JP2021527942A - Portable rapid large area thin film photosintering equipment - Google Patents

Portable rapid large area thin film photosintering equipment Download PDF

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Abstract

ペイント回路に対する1つまたは複数のペイント層を焼結するための光焼結システムを使用するための方法およびシステムが提供される。一態様において、光焼結システムは、光源と複数の近接センサとを備える光焼結デバイスと、データ通信リンクと、データ通信リンクを介して光焼結デバイスとデータ通信する1つまたは複数のプロセッサとを備え、焼結領域の画像を取得する動作、複数の部分領域を含む焼結領域のグリッドを生成する動作、複数の部分領域の各部分領域について、部分領域に対する部分焼結エネルギーを決定し、部分領域に対して光焼結デバイスを位置決めする仕方を指示し、光焼結デバイスに対する現在の位置情報を取得し、特定の部分領域に対する露光焼結エネルギーを決定し、露光焼結エネルギーの露光をトリガする動作を実行するように動作可能である。 Methods and systems are provided for using a photosintering system for sintering one or more paint layers for a paint circuit. In one aspect, the photosintering system is a photosintering device comprising a light source and a plurality of proximity sensors, a data communication link, and one or more processors that communicate data with the photosintering device via the data communication link. The operation of acquiring an image of the sintered region, the operation of generating a grid of the sintered region including a plurality of partial regions, and the partial sintering energy for each partial region of the plurality of partial regions are determined. , Instructs how to position the light-sintered device with respect to the partial region, acquires the current position information with respect to the light-sintered device, determines the exposure sintering energy for a specific partial region, and exposes the exposure sintering energy. It can act to perform the action that triggers.

Description

従来の太陽電池は、非常に規則性の高い結晶構造を有する基材、たとえば、結晶シリコンを使用する。より新しい技術は、規則性および予測性が非常に高い化学構造を有する個別の材料の離散層を形成する薄膜アモルファス太陽電池を含む。商用目的の太陽電池作製は、一般に、非常に特殊な機器を必要とし、そのため、作製される太陽電池は、複雑な製造機器ならびに/または特殊な出荷および設置機能にアクセスできる地理的な場所に限定される。 Conventional solar cells use a substrate having a very regular crystal structure, such as crystalline silicon. Newer technologies include thin film amorphous solar cells that form discrete layers of individual materials with highly regular and predictable chemical structures. Solar cell fabrication for commercial purposes generally requires very specialized equipment, so the solar cells produced are limited to complex manufacturing equipment and / or geographical locations with access to special shipping and installation functions. Will be done.

本明細書は、ペイント回路(paint circuit)に対する1つまたは複数のペイント層(paint layer)を焼結するための光焼結システム(photosintering system)に関する。光焼結システムは、1つまたは複数のペイント層を含む領域を焼結するために使用することができる光焼結デバイスを備え、光焼結デバイスの動作は、通信ポート(たとえば、シリアルポート)を通じて光焼結デバイスとデータ通信するモバイルデバイス(または他の適切なデバイス、たとえば、タブレットデバイスもしくはデスクトップデバイス)を使用して制御され得る。 The present specification relates to a photosintering system for sintering one or more paint layers for a paint circuit. The photosintering system comprises a photosintering device that can be used to sinter an area containing one or more paint layers, and the operation of the photosintering device is a communication port (eg, a serial port). It can be controlled using a mobile device (or other suitable device, such as a tablet device or desktop device) that communicates data with the photosintering device through.

一般に、本明細書において説明されている主題の1つの革新的な態様は、焼結領域の画像を取得し、焼結領域に対する複数の部分領域を含む焼結領域のグリッドを生成することを含み、各焼結領域が長さおよび幅、ならびに焼結領域内のそれぞれの位置によって定められる、方法で具現化され得る。複数の部分領域の各特定の部分領域について、この方法は、特定の部分領域に対するそれぞれの部分焼結エネルギーを決定することと、特定の部分領域に対して光焼結デバイスを位置決めする仕方を指示することと、光焼結デバイスに対する現在の位置情報を取得することと、光焼結デバイスを位置決めする仕方の指示に従って光焼結デバイスが特定の部分領域に対して位置決めされていることを現在の位置情報が示唆すると決定すること、特定の部分領域に対する露光焼結エネルギー(exposure sintering energy)および特定の部分領域に以前に露光した焼結エネルギーの累積量を決定することと、光焼結デバイスを位置決めする仕方の指示に従って特定の部分領域への露光焼結エネルギーの露光を開始することとを含む。 In general, one innovative aspect of the subject matter described herein comprises taking an image of the sintered region and generating a grid of sintered regions containing multiple partial regions relative to the sintered region. , Each sintered region can be embodied in a way that is determined by its length and width, as well as its position within the sintered region. For each particular subregion of multiple subregions, this method determines how to determine the respective subsintering energy for a particular subregion and how to position the photosintering device with respect to the particular subregion. To obtain the current position information for the photosintered device, and to know that the photosintered device is positioned with respect to a specific subregion according to the instructions on how to position the photosintered device. Determining that the location information suggests, determining the exposure sintering energy for a particular subregion and the cumulative amount of sintering energy previously exposed to a particular subregion, and the photosintering device. This includes initiating exposure of the exposure sintering energy to a specific partial region according to instructions on how to position.

これらの実施形態および他の実施形態は、各々、任意選択で、次の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。いくつかの実装形態において、焼結領域の画像を取得することは、モバイルデバイスのカメラで焼結領域の画像をキャプチャすることを含む。モバイルデバイスのカメラは、焼結領域の1つまたは複数の画像を提供することによって現在の位置情報を取得するために使用できる。焼結領域の1つまたは複数の画像は、基材上の1つまたは複数のペイントされた層の1つまたは複数の画像を含むことができる。 Each of these and other embodiments may optionally include one or more of the following features: In some implementations, acquiring an image of the sintered region involves capturing an image of the sintered region with a camera of a mobile device. The camera of the mobile device can be used to obtain current location information by providing one or more images of the sintered area. One or more images of the sintered region can include one or more images of one or more painted layers on the substrate.

いくつかの実装形態において、これらの方法は、焼結領域の組成データを取得することをさらに含み、組成データは、i)1つまたは複数のペイントされた層の幅および長さ、ii)1つまたは複数のペイントされた層の層厚さ、またはiii)1つまたは複数のペイントされた層の材料組成のうちの1つまたは複数を含む。 In some implementations, these methods further include obtaining compositional data of the sintered region, the compositional data being i) width and length of one or more painted layers, ii) 1 The layer thickness of one or more painted layers, or iii) comprises one or more of the material compositions of one or more painted layers.

いくつかの実装形態において、これらの方法は、焼結領域の組成データに一部基づき焼結領域に対する総焼結エネルギーを決定することをさらに含み、焼結領域に対する総焼結エネルギーは、焼結領域の1つまたは複数のペイントされた層を焼結するために必要なエネルギーの量に対応する。 In some implementations, these methods further include determining the total sintering energy for the sintering region based in part on the composition data of the sintering region, where the total sintering energy for the sintering region is sintered. Corresponds to the amount of energy required to sinter one or more painted layers of the region.

いくつかの実装形態において、これらの方法は、複数の部分領域の各部分領域の組成データを得ることをさらに含み、各部分領域の組成データは、i)部分領域内の1つまたは複数のペイントされた層の幅および長さ、ii)部分領域内の1つまたは複数のペイントされた層の層厚さ、またはiii)部分領域内の1つまたは複数のペイントされた層の材料組成のうちの1つまたは複数を含む。それぞれの部分焼結エネルギーは、複数の部分領域のうちの各部分領域について、複数の部分領域の部分領域の組成データに一部基づき決定され得る。 In some implementations, these methods further include obtaining composition data for each subregion of multiple subregions, the composition data for each subregion i) painting one or more within the subregion. Of the width and length of the layers, the layer thickness of one or more painted layers in the ii) partial area, or the material composition of one or more painted layers in the ii) partial area. Includes one or more of. Each partial sintering energy can be determined in part based on the composition data of the partial regions of the plurality of partial regions for each partial region of the plurality of partial regions.

いくつかの実装形態において、光焼結デバイスを位置決めする仕方の指示に従って光焼結デバイスが特定の部分領域に対して位置決めされていることを現在の位置情報が示唆すると決定することは、光焼結デバイス上の1つまたは複数の近接センサからの近接データに基づき、光焼結デバイスが部分領域に対して平行である、たとえば、部分領域の表面に対して平行であると決定することを含む。 In some embodiments, determining that the current location information suggests that the photosintered device is positioned with respect to a particular subregion according to instructions on how to position the photosintered device is photoburning. Including determining that the photosintered device is parallel to the subregion, eg, parallel to the surface of the subregion, based on proximity data from one or more proximity sensors on the device. ..

特定の部分領域に対して光焼結デバイスを位置決めする仕方の指示は、モバイルデバイスのディスプレイ上に位置情報を提示する、たとえば、モバイルデバイス上のグラフィカルユーザインターフェース内にアライメントキューを提示することを含むことができる。いくつかの実装形態において、特定の部分領域に対して光焼結デバイスを位置決めする仕方の指示は、特定の部分領域に対する光焼結デバイスの相対的位置を制御して特定の部分領域に対する光焼結デバイスの配向を変更する自動化デバイス、たとえば、工場環境内の制御システムにインストラクションを伝送することを含むことができる。 Instructions on how to position the photosintered device with respect to a particular subregion include presenting location information on the display of the mobile device, eg, an alignment queue within a graphical user interface on the mobile device. be able to. In some embodiments, the instructions on how to position the photosintered device with respect to a particular region control the relative position of the photosintered device with respect to a particular region and photoburn to a particular region. It can include transmitting instructions to an automated device that changes the orientation of the device, such as a control system in a factory environment.

一般に、本明細書において説明されている主題の1つの革新的な態様は、光源、たとえば、フラッシュランプを含む光焼結デバイス、ならびに複数の近接センサ、データ通信リンク、およびデータ通信リンクを介して光焼結デバイスとデータ通信し、上で詳述されている焼結領域を焼結する方法を実行するように動作可能な1つまたは複数のプロセッサを備える光焼結システムにおいて具現化され得る。 In general, one innovative aspect of the subject matter described herein is via a light source, eg, an optical sintering device including a flash lamp, and multiple proximity sensors, data communication links, and data communication links. It can be embodied in an optical sintering system comprising one or more processors capable of data communication with an optical sintering device and performing the method of sintering a sintered region detailed above.

これらの実施形態および他の実施形態は、各々、任意選択で、次の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。光焼結システムは、焼結領域の特定の部分領域に対する光焼結デバイスの相対的位置を制御するカメラを備えるモバイルデバイスまたは自動化デバイス、たとえば、工場環境内の制御システムを含むことができる。モバイルデバイスのカメラは、焼結領域の1つまたは複数の画像をキャプチャし、たとえば、焼結領域の1つの画像、焼結領域の特定の部分領域に対する光焼結デバイスの現在の位置情報、などを取得するために使用できる。モバイルデバイスは、たとえば、モバイルデバイス上に表示されるグラフィカルユーザインターフェースを介して、特定の部分領域に対して光焼結デバイスを位置決めする仕方の指示を提供するために使用され得る。 Each of these and other embodiments may optionally include one or more of the following features: The photosintering system can include a mobile device or an automated device with a camera that controls the relative position of the photosintering device with respect to a particular subregion of the sintered area, such as a control system in a factory environment. The camera of the mobile device captures one or more images of the sintered region, for example, one image of the sintered region, the current position information of the photosintered device with respect to a specific partial region of the sintered region, and the like. Can be used to get. The mobile device can be used, for example, to provide instructions on how to position the photosintered device with respect to a particular subregion via a graphical user interface displayed on the mobile device.

本明細書において説明されている主題の特定の実施形態は、次の利点のうちの1つまたは複数を実現するために実装され得る。この技術の利点は、これが現場の場所(たとえば、個人住宅、工場環境、オフィスビル、または同様のもの)でソーラーペイント回路(solar paint circuit)の1つまたは複数の層を焼結するために使用することができる低コスト携帯型光焼結システムを含むという点にある。この光焼結システムは、従来のシステムと比較して設備支出がかなり低い。光焼結システムのための光焼結アプリケーションのグラフィカルユーザインターフェース(GUI)は、特定のソーラーペイント回路の塗装および焼結のためにステップバイステップのプロセスでユーザをインタラクティブにガイドすることができ、これにより、製造プロセスに関する知識または経験が限られているユーザによる作製が円滑にされる。光焼結アプリケーションは、プラットフォーム固有のソフトウェアを生成することを必要とせずに、様々なタイプのデバイスのクロスプラットフォームの形態で利用され得る。光焼結システムは、複数の消費者レベル/工業レベルのプラットフォーム間で共通の制御ソフトウェアの実装形態をさらに共有することができ、複数の異なるプラットフォーム間に改良/更新を伝播させることを容易にすることで最大の開発効率を達成することができる。光焼結システムは、変更、たとえば、光焼結デバイスの個数の変更、焼結されるべき領域の位置/寸法の変更、および光焼結デバイスの出力の変更に適応可能であり、生産パラメータ、たとえば、歩留まりを最適化するために、TensorFlow形式により、シミュレーションを簡単に行うことを可能にできる。 Specific embodiments of the subject matter described herein may be implemented to achieve one or more of the following advantages: The advantage of this technology is that it is used to sinter one or more layers of a solar paint system in a field location (eg, a private home, factory environment, office building, or similar). The point is that it includes a low-cost portable photosintering system that can be used. This photosintering system has considerably lower equipment expenditure than conventional systems. A graphical user interface (GUI) for photosintering applications for photosintering systems can interactively guide users in a step-by-step process for painting and sintering specific solar paint circuits. This facilitates fabrication by users with limited knowledge or experience of the manufacturing process. Photosintering applications can be utilized in cross-platform forms of various types of devices without the need to generate platform-specific software. Photosintering systems can further share common control software implementations across multiple consumer / industrial level platforms, facilitating the propagation of improvements / updates between different platforms. This makes it possible to achieve maximum development efficiency. The photosintering system is adaptable to changes such as changing the number of light-sintering devices, changing the position / dimensions of the area to be sintered, and changing the output of the light-sintering devices, production parameters, For example, in order to optimize the yield, the TensorFlow format makes it possible to easily perform the simulation.

それに加えて、従来の商用目的の太陽電池作製とは異なり、ソーラーペイント回路は、どのような場所でも(たとえば、電気または従来のアプローチでは必要な他の資源を利用できない人里離れた地域であっても)個人が少数のツール(たとえば、ハンドミキサーおよびエアロゾルスプレー)を用いて作製することができる。本明細書において説明されているソーラーペイント回路は、電子回路を形成するための安価な基本材料の組合せを使用することによって作成され、これにより、作製の複雑さが低減され、メーカーおよびエンドユーザへのコストが削減される。一般に、ソーラーペイント回路で使用される材料の多くは、従来の太陽電池で使用される材料に比べて危険性が低く、製造および出荷にかかる費用が少なくて済む。さらに、よく見かけるペイント工場の既存のインフラは、ソーラーペイント回路を生産するために容易に転換することができるが、従来の太陽電池作製は非常に特殊な設備を必要とする。電気的活性材料とそのペイント基材との関係は、比較的単純な数学的解析手法を用いてペイントの電気的特性を選択することを可能にする。さらに、ペイントの粘度および/または塗布される層の数を制御することができるので、塗布されるペイントの粘度および/または塗布されるペイント層の数を変えることによって電気的特性を容易に変更することが可能になる。このタイプの柔軟性は、典型的には、従来のより高精度な回路作製方法では利用不可能である。 In addition, unlike traditional commercial solar cell fabrication, solar paint circuits are located in remote areas where (for example, electricity or other resources required by traditional approaches are not available). It can be made by an individual using a small number of tools (eg, hand mixer and aerosol spray). The solar paint circuits described herein are made by using a combination of inexpensive basic materials for forming electronic circuits, which reduces fabrication complexity and is for manufacturers and end users. Cost is reduced. In general, many of the materials used in solar paint circuits are less dangerous than the materials used in conventional solar cells and are less expensive to manufacture and ship. Moreover, while the existing infrastructure of common paint factories can be easily converted to produce solar paint circuits, traditional solar cell fabrication requires very specialized equipment. The relationship between the electrically active material and its paint substrate makes it possible to select the electrical properties of the paint using relatively simple mathematical analysis techniques. In addition, since the viscosity of the paint and / or the number of layers to be applied can be controlled, the electrical properties can be easily changed by changing the viscosity of the paint to be applied and / or the number of paint layers to be applied. Will be possible. This type of flexibility is typically not available in traditional, more accurate circuit fabrication methods.

本明細書で説明されている主題の1つまたは複数の実施形態の詳細は、付属の図面および以下の説明で述べられる。主題の他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。 Details of one or more embodiments of the subject matter described herein are described in the accompanying drawings and the following description. Other features, aspects, and advantages of the subject matter will become apparent from the description, drawings, and claims.

光焼結システムのための例示的な動作環境のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of an exemplary operating environment for a photosintering system. 光焼結領域に施される例示的なグリッドのブロック図である。It is a block diagram of an exemplary grid applied to a photosintered region. 光焼結システムのための例示的なプロセスの流れ図である。It is a flow diagram of an exemplary process for a photosintering system. ペイント回路を塗装するための例示的なプロセスの流れ図である。It is a flow diagram of an exemplary process for painting a paint circuit. 例示的なソーラーペイント回路のブロック図である。It is a block diagram of an exemplary solar paint circuit.

概要
以下で説明されるのは、ソーラーペイント回路を生産するために1つまたは複数のペイント層を焼結するためのシステム、デバイス、および方法である。光焼結システムは、1つまたは複数のペイント層を含む領域を焼結するために使用することができるハンドヘルド型光焼結デバイスを含むことができる。光焼結デバイスの動作は、通信ポート(たとえば、シリアルポート)を通じて光焼結デバイスとデータ通信するユーザのモバイルデバイス(または他の適切なデバイス)を使用して制御され得る。
Overview Described below are systems, devices, and methods for sintering one or more paint layers to produce a solar paint circuit. The photosintering system can include a handheld photosintering device that can be used to sinter areas containing one or more paint layers. The behavior of the photosintered device can be controlled using the user's mobile device (or other suitable device) that communicates data with the photosintered device through a communication port (eg, a serial port).

より具体的には、光焼結システムは、情報、たとえば、焼結されるべき領域の(たとえば、ユーザのモバイルデバイス上のカメラによってキャプチャされた)画像および焼結されるべき領域の寸法を取得することができ、焼結を実行するユーザを補助するインストラクションを生成することができ、このインストラクションは、たとえば、ユーザのモバイルデバイス(またはタブレットデバイス)上の光焼結アプリケーションのグラフィカルユーザインターフェース(GUI)を通じて、焼結されるべき領域に対する光焼結デバイスの相対的アライメントに関するインストラクションを含む。 More specifically, the photosintering system obtains information, such as an image of the area to be sintered (eg, captured by a camera on the user's mobile device) and the dimensions of the area to be sintered. You can generate instructions to assist the user performing the sintering, which is, for example, the graphical user interface (GUI) of the photosintering application on the user's mobile device (or tablet device). Includes instructions for the relative alignment of the photosintered device to the region to be sintered through.

光焼結アプリケーションは、焼結されるべき領域を複数の部分領域に分離するグリッド形式を焼結されるべき領域に適用することができる。光焼結アプリケーションは、焼結される領域全体に印加される焼結エネルギーを決定するとともに、各部分領域に印加される焼結エネルギーを決定する。光焼結アプリケーションは、たとえば、焼結プロセスの各ステップにおいて、焼結プロセス全体を通して焼結領域に印加された焼結エネルギーの量およびプロファイル、たとえば、時間の長さ、最小エネルギー、最大エネルギー、総エネルギーなどを追跡する。焼結領域に印加する焼結エネルギーの累積量は、焼結領域の1つまたは複数のペイントされた層が所望の一組の層特性を達成するように焼結領域の1つまたは複数のペイントされた層を焼結するために必要なエネルギーの量に、一部は依存し得る。 The photosintering application can apply a grid format that separates the region to be sintered into multiple subregions to the region to be sintered. The photosintering application determines the sintering energy applied to the entire region to be sintered and also determines the sintering energy applied to each partial region. Photosintering applications include, for example, the amount and profile of sintering energy applied to the sintering region throughout the sintering process at each step of the sintering process, such as length of time, minimum energy, maximum energy, total. Track energy and more. The cumulative amount of sintering energy applied to the sintered region is such that one or more painted layers of the sintered region paint one or more of the sintered regions to achieve the desired set of layer properties. Some may depend on the amount of energy required to sinter the layers.

いくつかの実装形態において、累積焼結は、ナノ粒子ベースのペイント層、たとえば、酸化銅ナノ粒子ペイント層を十分に焼結して、所望の一組の特性を有するペイント層、たとえば、電気的に連続し、および/または構造的に連続する層として振る舞うペイント層を形成するのに必要なエネルギーである。 In some embodiments, cumulative sintering fully sinters a nanoparticle-based paint layer, such as a copper oxide nanoparticle paint layer, to give the paint layer a desired set of properties, eg, electrical. The energy required to form a paint layer that behaves as a continuous and / or structurally continuous layer.

累積エネルギー量は、独立したナノ粒子として振る舞うペイント層から、高密度化および粒成長のプロセスを通じて無定形固体として振る舞うペイント層にシフトするためにペイント層の化学構造の変化をもたらすエネルギー量であるものとしてよい。 Cumulative energy is the amount of energy that causes a change in the chemical structure of the paint layer to shift from a paint layer that behaves as independent nanoparticles to a paint layer that behaves as an amorphous solid through the process of densification and grain growth. May be.

いくつかの実施形態では、焼結エネルギーの累積量は部分領域ごとに追跡されるものとしてよく、それにより、各部分領域に印加された焼結エネルギーを追跡し、さらには各部分領域が特定の一組の特性、たとえば、電気的特性、構造的特性などを有するように焼結されるために各部分領域になおも印加される必要がある追加の焼結エネルギーの量がどれだけかを追跡することができる。焼結領域の複数の部分領域は、各々、同じまたは異なるペイントされた層のうちの1つまたは複数を含むことができ、各部分領域は、所望の一組の層特性を有するようにそれぞれの同じまたは異なる量の累積焼結エネルギーを必要とし得る。 In some embodiments, the cumulative amount of sintering energy may be tracked by subregion, thereby tracking the sintering energy applied to each subregion, and even each subregion is specific. Track how much additional sintering energy still needs to be applied to each subregion to be sintered to have a set of properties, such as electrical properties, structural properties, etc. can do. Multiple subregions of the sintered region may each contain one or more of the same or different painted layers, each subregion each having the desired set of layer properties. The same or different amounts of cumulative sintering energy may be required.

光焼結デバイス上に配置されている複数の近接センサおよび/またはユーザのモバイルデバイスのカメラによってキャプチャされた画像は、現在の位置情報を光焼結アプリケーションに提供する。光焼結アプリケーションは、現在の位置情報を使用して、焼結されるべき領域の表面に対して光焼結デバイスのアライメントを行うユーザを補助するインストラクション(たとえば、GUI内に提示されるテキストおよび/またはグラフィカルガイドを用いる)を生成し、GUIを通じて提供する。たとえば、これらのインストラクションは、ユーザが光焼結デバイスを焼結されるべき領域の表面から特定の距離のところに位置決めすること、および/または光焼結デバイスを焼結されるべき領域の表面と平行に位置決めすることを可能にする。 Images captured by multiple proximity sensors and / or the camera of the user's mobile device located on the photosintering device provide current location information to the photosintering application. The photosintering application uses the current location information to assist the user in aligning the photosintering device with respect to the surface of the area to be sintered (eg, the text presented in the GUI and the text and instructions. / Or use a graphical guide) and provide it through the GUI. For example, these instructions allow the user to position the photosintered device at a specific distance from the surface of the area to be sintered and / or with the surface of the area where the photosintered device should be sintered. Allows for parallel positioning.

一般に、基材の表面に導電性ペイント(たとえば、ソーラーペイント)を層ごとに塗布することによってペイント回路(たとえば、ソーラーペイント回路)が形成される。基材は、たとえば、木片、レンガ、石膏、石材、金属表面、またはペイントを塗布できる別の表面であってよい。基材にソーラーペイントの層を施すことは、エアロゾルディスペンサー、別のエアロゾルスプレーツールなどを使用して手作業で行うことができる。 Generally, a paint circuit (for example, a solar paint circuit) is formed by applying a conductive paint (for example, solar paint) to the surface of a base material layer by layer. The substrate may be, for example, a piece of wood, brick, gypsum, stone, a metal surface, or another surface to which paint can be applied. Applying a layer of solar paint to the substrate can be done manually using an aerosol dispenser, another aerosol spray tool, or the like.

「ソーラーペイント回路」および「ソーラーペイント」という用語は、主題の特定の実施形態を説明する文脈において使用されているけれども、これは限定することを意味するものではない。太陽エネルギーを統合しない他のペイント回路(たとえば、電池、発光ダイオード、アンテナ、または他の回路要素)、さらにはソーラー統合回路の形成に直接関与しないペイント層も実装され得る。 Although the terms "solar paint circuit" and "solar paint" are used in the context of describing a particular embodiment of the subject matter, this is not meant to be limiting. Other paint circuits that do not integrate solar energy (eg, batteries, light emitting diodes, antennas, or other circuit elements), as well as paint layers that are not directly involved in the formation of solar integrated circuits, may be implemented.

いくつかの実装形態において、ペイントされた回路は、単一のペイント層を基材に施すことによって形成することができる。たとえば、単純抵抗回路は、単一のペイント層を基材に施すことによって形成することができる。以下でより詳しく説明されるように、基材に施されるペイント層は、一部は導電性ペイント配合剤に含まれる導電性材料、たとえば、ナノ粒子の抵抗率およびペイント層の厚さによって定義される抵抗を有する導電性ペイント配合剤であり得る。いくつかの実装形態において、より高い抵抗率を有する導電性材料がペイント配合剤に含まれるときに、ペイント配合剤の抵抗は、より低い抵抗率を有する導電性材料がペイント配合剤に含まれるときよりも高くなる。 In some implementations, the painted circuit can be formed by applying a single paint layer to the substrate. For example, a simple resistance circuit can be formed by applying a single paint layer to the substrate. As described in more detail below, the paint layer applied to the substrate is defined in part by the conductivity of the conductive material contained in the conductive paint compounding, eg, the resistivity of the nanoparticles and the thickness of the paint layer. It can be a conductive paint compounding agent having resistance to be applied. In some implementations, when a conductive material with a higher resistivity is included in the paint formulation, the resistance of the paint formulation is when a conductive material with a lower resistivity is included in the paint formulation. Will be higher than.

いくつかの実装形態において、ペイント層はテンプレート(たとえば、マスク、ステンシル、および/またはスクリーン印刷ツール)を通じて施され、したがって、ペイントはテンプレートの一部で基材に塗布されるが、テンプレートの第2の異なる部分では基材に塗布されることが妨げられる。 In some implementations, the paint layer is applied through the template (eg, mask, stencil, and / or screen printing tool), so the paint is applied to the substrate as part of the template, but the second of the template. Different parts of the are prevented from being applied to the substrate.

ペイント層は、ペイントブラシ、ペイントローラー、または他のペイントツールを使用して施すことができる。ペイント層用のペイントは、エアロゾル化され、エアロゾルスプレーツール、スプレー缶、または他のエアロゾルディスペンサーを使用して基材に塗布することができる。いくつかの実装形態において、ペイント層は、浸漬コーティングまたはドクターブレードコーティングを使用して施され得る。 The paint layer can be applied using a paint brush, paint roller, or other paint tool. The paint for the paint layer is aerosolized and can be applied to the substrate using an aerosol spray tool, spray can, or other aerosol dispenser. In some implementations, the paint layer can be applied using a dip coating or a doctor blade coating.

いくつかの実装形態において、複数のペイント層が基材に施され、ペイントされた回路を形成する。たとえば、第1のペイント層が基材の一部分に施された後、他の層は、基材の他の部分(たとえば、第1の層に隣接する)に施され、および/または基材の既にペイントされた部分に施され得る(たとえば、第1のペイント層に施される)。各ペイント層は、ペイントされた回路の電気コンポーネント(たとえば、電子輸送層、正孔輸送層など)を形成する。 In some implementations, multiple paint layers are applied to the substrate to form a painted circuit. For example, after the first paint layer is applied to one part of the substrate, the other layers are applied to other parts of the substrate (eg, adjacent to the first layer) and / or of the substrate. It can be applied to areas that have already been painted (eg, applied to the first paint layer). Each paint layer forms an electrical component of the painted circuit (eg, electron transport layer, hole transport layer, etc.).

ペイント層の粘度を調整することで、基材に施されるペイント層の厚さを変更することができ、これは、ペイント層の抵抗に影響を及ぼす。たとえば、より高い粘度を有するペイント配合剤では、結果として、ペイント層が低い粘度を有するペイント配合剤の場合より厚くなり、厚いペイント層は、一般に、類似の配合剤のより薄い層に比べて、層の平面に垂直な方向により高い抵抗を有することになる。 By adjusting the viscosity of the paint layer, the thickness of the paint layer applied to the substrate can be changed, which affects the resistance of the paint layer. For example, a paint formulation with a higher viscosity results in a thicker paint layer than a paint formulation with a lower viscosity, and a thicker paint layer is generally compared to a thinner layer of a similar formulation. It will have higher resistance in the direction perpendicular to the plane of the layer.

いくつかの実装形態において、エアロゾルスプレーによってまき散らされるペイントの液滴サイズは、一部は、基材に施されるペイント層の厚さを決定し、延いては、ペイント層の抵抗/コンダクタンスに影響を及ぼす。たとえば、エアロゾルスプレーによって分注される同じペイントのより小さい液滴サイズに比べて、エアロゾルスプレーによって分注されるペイントのより大きい液滴サイズは、結果として、厚いペイント層をもたらし、より厚いペイント層は、一般に、類似の配合剤のより薄い層に比べて層の平面に垂直な方向でより高い抵抗を有する。 In some implementations, the size of the paint droplets scattered by the aerosol spray determines, in part, the thickness of the paint layer applied to the substrate, which in turn determines the resistance / conductance of the paint layer. affect. For example, a larger droplet size of paint dispensed by an aerosol spray results in a thicker paint layer compared to a smaller droplet size of the same paint dispensed by an aerosol spray, resulting in a thicker paint layer. Generally has a higher resistance in the direction perpendicular to the plane of the layer than a thinner layer of similar formulation.

いくつかの実装形態において、1つまたは複数のペイント層は、たとえば、本明細書において説明されている光焼結システムを使用して焼結され、それにより、1つまたは複数のペイント層の構造的特性および/または電気的特性を生み出すことができる。1つまたは複数のナノ材料、たとえば、ナノ粒子を含むペイント層の焼結は、凝集、多孔率減少、および/または粒成長によるペイント層の高密度化を引き起こすことができる。他の焼結方法、たとえば、炉、急速熱処理システム、または焼結プロセスの持続時間の間高温をもたらす他のシステムも可能である。 In some implementations, one or more paint layers are sintered using, for example, the photosintering system described herein, whereby the structure of one or more paint layers. Can produce physical and / or electrical properties. Sintering of a paint layer containing one or more nanomaterials, eg nanoparticles, can cause agglomeration, reduced porosity, and / or densification of the paint layer due to grain growth. Other sintering methods, such as furnaces, rapid heat treatment systems, or other systems that result in high temperatures for the duration of the sintering process are also possible.

以下で図1〜図3を参照しつつ説明されているような、焼結プロセスは、ペイントされた回路の作製プロセスの様々な段階で実装され得る。いくつかの実装形態において、ペイントされた回路の1つまたは複数のペイントされた層の各ペイントされた層は、各々、ペイントされた回路の後続のペイントされた層を施す前に電気的および/または構造的に完全なペイントされた層を形成するために焼結される。いくつかの実装形態において、異なる組成または同じ組成を有する複数のペイントされた層が、焼結プロセスで焼結され得る。 The sintering process, as described below with reference to FIGS. 1-3, can be implemented at various stages of the process of making the painted circuit. In some implementations, each painted layer of one or more painted layers of a painted circuit is electrically and / / before applying a subsequent painted layer of the painted circuit, respectively. Alternatively, it is sintered to form a structurally complete painted layer. In some implementations, multiple painted layers with different compositions or the same composition can be sintered in the sintering process.

図5を参照しつつ以下で説明されている太陽電池を含む様々なタイプの回路およびデバイスが、ペイントされた層を使用して作製され得る。他のペイント回路は、太陽電池を含む、以下に説明されている技術を使用して作製することができ、この場合、太陽電池は電池を充電する。ペイント回路の別の例は、太陽電池、電池、および発光回路を含む、太陽電池式街路灯である。ペイント回路の別の例は、太陽電池を太陽電池の最大出力点に調節するための出力調節器を備える太陽電池であり、これは、携帯電話の充電回路の一部として使用することができる。抵抗器、コンデンサ、ダイオード、およびトランジスタなどの様々な回路素子は、本明細書において説明されているソーラーペイントを使用して作製することができる。 Various types of circuits and devices, including the solar cells described below with reference to FIG. 5, can be made using painted layers. Other paint circuits can be made using the techniques described below, including solar cells, in which case the solar cells charge the batteries. Another example of a paint circuit is a solar cell-powered street light that includes a solar cell, a battery, and a light emitting circuit. Another example of a paint circuit is a solar cell with an output regulator for adjusting the solar cell to the maximum output point of the solar cell, which can be used as part of a mobile phone charging circuit. Various circuit elements such as resistors, capacitors, diodes, and transistors can be made using the solar paint described herein.

図5を参照しつつ以下で説明されている例示的な回路は、ブロック図の形態で各それぞれのペイント層の単層として描かれているが、特定のペイント層の複数の用途(たとえば、複数の層)が、望ましい電気的特性および/または機能的特性を達成するために使用され得る。さらに、以下で示されている例では、1つのペイント回路上に統合されおよび/またはペイントされた単一の部分回路(たとえば、単一の太陽電池)を説明しているけれども、複数の部分回路が組み込まれ、および/またはペイントされてよく、それにより、より大きなペイント回路(たとえば、複数の太陽電池)を形成し所望のデバイス性能を達成する。 The exemplary circuit described below with reference to FIG. 5 is depicted as a single layer of each paint layer in the form of a block diagram, although multiple uses of a particular paint layer (eg, multiple). Layer) can be used to achieve the desired electrical and / or functional properties. Further, although the examples shown below illustrate a single subcircuit (eg, a single solar cell) integrated and / or painted on one paint circuit, multiple subcircuits. May be incorporated and / or painted, thereby forming a larger paint circuit (eg, multiple solar cells) to achieve the desired device performance.

光焼結システム
図1は、光焼結システム101のための例示的な動作環境100のブロック図である。光焼結システム101は、データ通信リンク106上でユーザデバイス104とデータ通信する光焼結デバイス102を備える。
Photo-sintering system FIG. 1 is a block diagram of an exemplary operating environment 100 for the photo-sintering system 101. The photosintering system 101 includes a photosintering device 102 that communicates data with the user device 104 on the data communication link 106.

光焼結デバイス102は、高エネルギー光源、たとえば、キセノン電球、高ルーメン発光ダイオード(LED)、高輝度赤外線光源、または同様のものを含むポータブルデバイスである。高エネルギー光源は、制御された量の光エネルギー、たとえば、数kJ/mm、たとえば、1kJ/mm、3kJ/mm、10kJ/mmなどのオーダーの光度の光エネルギーを、マイクロ秒、たとえば、数マイクロ秒、数十マイクロ秒などのオーダーのパルス持続時間で送出する。光焼結デバイス102は、外部電源から、たとえば、住宅または商業施設で利用可能な標準的な電力源から高エネルギー光源を充電するために複数のコンデンサを備えることができる。 The optical sintering device 102 is a portable device including a high energy light source such as a xenon bulb, a high lumen light emitting diode (LED), a high brightness infrared light source, or the like. High-energy light sources provide a controlled amount of light energy, for example, light energy on the order of several kJ / mm 2 , for example, 1 kJ / mm 2 , 3 kJ / mm 2 , 10 kJ / mm 2 , in microseconds. For example, it is transmitted with a pulse duration on the order of several microseconds, several tens of microseconds, and the like. The photosintering device 102 may include a plurality of capacitors for charging a high energy light source from an external power source, for example, from a standard power source available in residential or commercial establishments.

光焼結デバイス102は、高エネルギー光源からの光エネルギー放出をデジタル制御することができるドライバ回路を備えることができる。ドライバ回路は、それに加えて、外部電源が切断されたときに、たとえば、高抵抗放電抵抗器または別の類似の方法を使用して、光焼結デバイス内に蓄積されたエネルギーを安全に放電することができる放電回路をさらに備えることができる。 The light sintering device 102 can include a driver circuit capable of digitally controlling the emission of light energy from a high energy light source. In addition, the driver circuitry safely discharges the energy stored in the photosintered device when the external power supply is turned off, for example using a high resistance discharge resistor or another similar method. A discharge circuit capable of being provided can be further provided.

いくつかの実装形態において、光焼結デバイス102は、高エネルギー光源からの光ビームを操作するために1つまたは複数の光学部品、たとえば、レンズ、アイリス、フィルタ、または同様のものを有する光学アセンブリを備える。一例において、光学アセンブリは、光焼結デバイスからの出力光ビームが光ビームの直径にわたって均一になるようにコリメーティングレンズを備えることができる。別の例では、光学アセンブリは、高エネルギー光源から出力された光を集束するために放物面鏡を備えることができる。別の例では、光学アセンブリは、レーザおよびビームスプリッタを備えることができ、高光源はレーザであり、ビームスプリッタはレーザからの光ビームを操作するために使用される。 In some implementations, the photosintering device 102 is an optical assembly having one or more optical components, such as lenses, irises, filters, or the like, to manipulate the light beam from a high energy light source. To be equipped with. In one example, the optical assembly may include a collimating lens such that the output light beam from the light sintering device is uniform over the diameter of the light beam. In another example, the optical assembly can include a parabolic mirror to focus the light output from the high energy light source. In another example, the optical assembly can include a laser and a beam splitter, the high light source is a laser, and the beam splitter is used to manipulate the light beam from the laser.

光焼結デバイス102は、複数の近接センサ103を備える。近接センサ103は、近接センサ103から表面、たとえば、近接センサと表面との間に物理的接触のない焼結領域107の表面までの相対的距離を測定することができるデバイスである。近接センサ103は、たとえば、光学式近接センサであってよい。光焼結デバイス102は、光焼結デバイス102から焼結領域107の表面までの距離を決定するために使用できる1つまたは複数の近接センサ103を備えることができる。 The photosintering device 102 includes a plurality of proximity sensors 103. The proximity sensor 103 is a device capable of measuring the relative distance from the proximity sensor 103 to the surface, for example, the surface of the sintered region 107 where there is no physical contact between the proximity sensor and the surface. The proximity sensor 103 may be, for example, an optical proximity sensor. The photosintering device 102 can include one or more proximity sensors 103 that can be used to determine the distance from the photosintering device 102 to the surface of the sintered region 107.

いくつかの実装形態において、光焼結デバイス102は、少なくとも3つの近接センサ103を備え、近接センサ103は、近接センサ103からの場所データが表面に対する光焼結デバイス102の相対的配向に関する情報、たとえば、傾き/傾斜、回転、水平度などを提供することができるように、光焼結デバイスの本体上に配置構成される。一例において、3つの近接センサ103は、光焼結デバイス102の本体上に三角形の形状で配置構成され得る。特に、近接センサは、高エネルギー光源からの光ビームが特定の表面、たとえば。焼結領域107に対して垂直であるかどうかを決定することができる。 In some embodiments, the photosintering device 102 comprises at least three proximity sensors 103, where the proximity sensor 103 has information about the relative orientation of the photosintering device 102 with respect to the surface where the location data from the proximity sensor 103. For example, it is configured to be placed on the body of the photosintering device so that it can provide tilt / tilt, rotation, levelness, and so on. In one example, the three proximity sensors 103 may be arranged and configured in a triangular shape on the body of the photosintering device 102. In particular, proximity sensors have a specific surface, such as a light beam from a high-energy light source. It can be determined whether it is perpendicular to the sintered region 107.

いくつかの実装形態において、近接センサ103は、光焼結システム102に対する奥行知覚データを取り込む能力を有し、焼結領域107の表面上の特徴を区別するために十分に高い分解能を有する2つまたはそれ以上のカメラであってよい。カメラは、焼結領域107の表面の座標面に対する光焼結デバイス102の相対的場所を決定するために使用され得る。 In some implementations, the proximity sensor 103 has the ability to capture depth perception data for the light sintering system 102 and has two resolutions high enough to distinguish the surface features of the sintered region 107. Or it may be a higher camera. The camera can be used to determine the relative location of the photosintering device 102 with respect to the coordinate plane of the surface of the sintering region 107.

いくつかの実施形態では、近接センサ103は、位相写像機能を有する光検出および測距(LiDAR)センサであってよく、LiDARセンサは、焼結領域表面の特徴を分析するためにナノメートルスケールの分解能を有する。焼結領域107に対する光焼結デバイス102の配向を測定することに関するさらなる詳細は、図2および図3を参照しつつ以下で提示される。 In some embodiments, the proximity sensor 103 may be a light detection and distance measurement (LiDAR) sensor with topological mapping capabilities, the LiDAR sensor being on a nanometer scale to analyze features on the surface of the sintered region. Has resolution. Further details regarding measuring the orientation of the photosintered device 102 with respect to the sintered region 107 are presented below with reference to FIGS. 2 and 3.

いくつかの実装形態において、焼結領域107の表面に対する光焼結デバイス102の距離は、視覚的な手掛かりを提供するために、基準測定ツール、たとえば、定規または既知の長さのツールを使用して、一部決定され得る。ニューラルネットワークを含む画像認識ソフトウェアが、基準測定ツールの形状および配向を認識し、光焼結デバイス102および焼結領域107に対するツールの外観を、光焼結デバイス102と焼結領域107の表面との間の距離に変換するために使用することができる。 In some implementations, the distance of the photosintered device 102 to the surface of the sintered region 107 uses a reference measuring tool, such as a ruler or a tool of known length, to provide a visual clue. Can be partially determined. Image recognition software, including a neural network, recognizes the shape and orientation of the reference measurement tool and gives the tool's appearance to the photosintered device 102 and the sintered region 107 with respect to the surface of the photosintered device 102 and the sintered region 107. It can be used to convert to the distance between.

いくつかの実装形態において、ユーザデバイス104は、1つまたは複数のネイティブアプリケーション、たとえば、光焼結アプリケーション108をホストするモバイルデバイス(またはタブレットデバイス)である。光焼結アプリケーション108は、ユーザデバイス104のユーザが光焼結アプリケーション108とインタラクティブにやり取りする際に使用するアプリケーション環境110(たとえば、グラフィカルユーザインターフェース(GUI))を備える。ユーザデバイス104は、携帯電話またはディスプレイを有する非セルラーローカルネットワーク接続デバイスであってよい。ユーザデバイス104は、また、携帯電話、スマートフォン、タブレットPC、携帯情報端末(「PDA」)、またはネットワーク上で通信し、情報を表示するように構成されている他の任意のデバイスとすることも可能である。いくつかの実装形態において、ユーザデバイス104は、他の通信デバイス、ならびにゲーム、通信、および/またはデータ編成のためのハンドヘルドもしくはポータブル電子デバイスを含んでもよい。ユーザデバイス104は、個人的な電話をかける、音楽を再生する、ビデオを再生する、写真を表示する、インターネットを閲覧する、電子カレンダーを維持するなど、光焼結アプリケーション108とは無関係の機能を実行してもよい。 In some implementations, the user device 104 is a mobile device (or tablet device) that hosts one or more native applications, such as a photosintering application 108. The photosintering application 108 includes an application environment 110 (eg, a graphical user interface (GUI)) that the user of the user device 104 uses when interacting with the photosintering application 108. User device 104 may be a non-cellular local network connection device with a mobile phone or display. The user device 104 may also be a mobile phone, smartphone, tablet PC, personal digital assistant (“PDA”), or any other device configured to communicate and display information over a network. It is possible. In some implementations, the user device 104 may include other communication devices as well as handheld or portable electronic devices for gaming, communication, and / or data organization. The user device 104 performs functions unrelated to the photosintering application 108, such as making personal calls, playing music, playing videos, displaying photos, browsing the Internet, and maintaining an electronic calendar. You may do it.

ユーザデバイス104は、カメラ112、たとえば、スマートフォン、タブレット、または他のモバイルデバイスに備えられているカメラを含む。カメラ112は、視野114を備え、カメラ112の視野114内のシーンのビデオおよび画像データをキャプチャするために使用され得る。光焼結アプリケーション108は、カメラ112にアクセスして、光焼結プロセス実行中に撮像データを収集することができる。撮像データの収集に関連するさらなる詳細は、図2および図3を参照しつつ以下に説明される。 The user device 104 includes a camera 112, such as a camera provided on a smartphone, tablet, or other mobile device. The camera 112 comprises a field of view 114 and can be used to capture video and image data of a scene within the field of view 114 of the camera 112. The photosintering application 108 can access the camera 112 to collect imaging data during the photosintering process. Further details related to the collection of imaging data will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.

いくつかの実装形態において、光焼結デバイス102は、光焼結プロセス実行中に画像データまたはビデオデータをキャプチャするために、光焼結システム101によってユーザデバイス104上のカメラ112の代わりに、またはそれに加えて利用できるカメラ112を備え得る。 In some embodiments, the photosintering device 102 replaces the camera 112 on the user device 104 by the photosintering system 101 or to capture image or video data during the photosintering process. In addition there may be a camera 112 available.

図1に示されているように、ユーザデバイス104の正面図114は、ユーザデバイス104のユーザが光焼結アプリケーション108とインタラクティブにやり取りするためのアプリケーション環境110、たとえば、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)を含んでいる。 As shown in FIG. 1, a front view 114 of the user device 104 provides an application environment 110 for the user of the user device 104 to interact with the photosintering application 108, such as a graphical user interface (GUI). Includes.

データ通信リンク106は、光焼結デバイス102とユーザデバイス104との間の情報の転送を可能にする。いくつかの実装形態において、データ通信リンク106は、ケーブルリンク、たとえば、シリアルケーブル、USBケーブル、同軸ケーブル、HDMI(登録商標)ケーブル、または同様のものであり、特定の通信プロトコルを使用して、光焼結デバイス102とユーザデバイス104との間でデータの転送を可能にする。ケーブルは、ケーブルと互換性があり、ユーザデバイス104および光焼結デバイス102上の利用可能なポートに一部基づき選択されるそれぞれのコネクタを備える。シリアルケーブルの例では、シリアル通信プロトコルが利用され、シリアルケーブル上のそれぞれのコネクタは、光焼結デバイス102およびモバイルデバイス104上のそれぞれのポートに接続される。別の例では、データ通信リンク106はUSBケーブルである。 The data communication link 106 enables the transfer of information between the optical sintering device 102 and the user device 104. In some embodiments, the data communication link 106 is a cable link, such as a serial cable, a USB cable, a coaxial cable, an HDMI® cable, or the like, using a particular communication protocol. Allows the transfer of data between the optical sintering device 102 and the user device 104. The cable is compatible with the cable and comprises a respective connector selected based in part on the available ports on the user device 104 and the photosintering device 102. In the serial cable example, a serial communication protocol is utilized, where each connector on the serial cable is connected to its respective port on the optical sintered device 102 and the mobile device 104. In another example, the data communication link 106 is a USB cable.

いくつかの実装形態において、データ通信リンク106は、光焼結デバイス102とユーザデバイス104との間の情報の転送を可能にするように構成されているネットワークの一部である。ネットワークは、たとえば、インターネット、ワイドエリアネットワーク(WAN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、アナログもしくはデジタル有線および無線電話網(たとえば、公衆交換電話網(PSTN)、デジタル総合サービス網(ISDN)、セルラーネットワーク、およびデジタル加入者線(DSL))、ラジオ、テレビ、ケーブル、衛星、またはデータを伝送するための任意の他の配信もしくはトンネリング機構のうちの1つまたは複数を含み得る。 In some implementations, the data communication link 106 is part of a network that is configured to allow the transfer of information between the photosintering device 102 and the user device 104. Networks include, for example, the Internet, wide area networks (WAN), local area networks (LAN), analog or digital wired and wireless telephone networks (eg, public exchange telephone network (PSTN), integrated services digital network (ISDN), cellular networks. , And digital subscriber line (DSL)), radio, television, cables, satellites, or any other distribution or tunneling mechanism for transmitting data.

ネットワークは、複数のネットワークまたはサブネットワークを含んでいてもよく、それらの各々は、たとえば、有線または無線データ経路を含み得る。ネットワークは、回路交換ネットワーク、パケット交換データネットワーク、または電子通信(たとえば、データ通信または音声通信)を伝送することができる他の任意のネットワークを含み得る。たとえば、ネットワークは、インターネットプロトコル(IP)、非同期転送モード(ATM)、PSTN、IP、X.25、もしくはフレームリレーに基づくパケット交換ネットワーク、または他の匹敵する技術に基づくネットワークを含んでもよく、たとえば、VoIP、もしくは音声通信に使用される他の匹敵するプロトコルを使用して音声をサポートしてもよい。ネットワークは、ワイヤレスデータチャネルおよびワイヤレス音声チャネルを含む1つまたは複数のネットワークを含み得る。ネットワークは、ワイヤレスネットワーク、ブロードバンドネットワーク、またはワイヤレスネットワークとブロードバンドネットワークとを含むネットワークの組合せであってもよい。 The network may include multiple networks or subnetworks, each of which may include, for example, a wired or wireless data path. The network may include circuit-switched networks, packet-switched data networks, or any other network capable of transmitting electronic communications (eg, data or voice communications). For example, networks include Internet Protocol (IP), Asynchronous Transfer Mode (ATM), PSTN, IP, X.I. 25, or a packet-switched network based on Frame Relay, or a network based on other comparable technologies, may include, for example, VoIP, or other comparable protocols used for voice communications to support voice. May be good. The network may include one or more networks including wireless data channels and wireless voice channels. The network may be a wireless network, a broadband network, or a combination of networks including a wireless network and a broadband network.

いくつかの実装形態において、データ通信リンク106は、ネットワーク上のワイヤレス接続、たとえば、Wi−Fi、Bluetoooth、Bluetooth LE、ZigBeee、Z−wave、または近距離無線通信プロトコルのための別の方法を用いたワイヤレス接続であり、ユーザデバイス104および光焼結デバイス102はワイヤレス接続を介して通信する。 In some embodiments, the data communication link 106 uses another method for wireless connectivity on the network, such as Wi-Fi, Bluetooth, Bluetooth LE, ZigBee, Z-wave, or near field communication protocols. It is a wireless connection, and the user device 104 and the optical sintering device 102 communicate via the wireless connection.

光焼結アプリケーション108は、ユーザデバイス104上にホストされたアプリケーションとして図1に示されている。いくつかの実装形態において、光焼結アプリケーション108によって実行される計算の一部または全部は、ネットワーク上でユーザデバイス104および/または光焼結デバイス102とデータ通信しているリモートサーバ上でホストされ得る。 The photosintering application 108 is shown in FIG. 1 as an application hosted on the user device 104. In some implementations, some or all of the calculations performed by the photosintering application 108 are hosted on a remote server that is in data communication with the user device 104 and / or the photosintering device 102 over the network. obtain.

光焼結アプリケーション108は、グリッド生成器116、部分領域露光決定器118、および露光インストラクション生成器120を含むことができる。図1では、グリッド生成器116、部分領域露光決定器118、および露光インストラクション生成器120として示されているけれども、グリッド生成器116、部分領域露光決定器118、および露光インストラクション生成器120の各々を参照しつつ本明細書において説明されている動作は、1つまたは複数のプロセッサを備えるより多くの、またはより少ないモジュールによって実行され得る。 The photosintering application 108 can include a grid generator 116, a partial region exposure determinant 118, and an exposure instruction generator 120. Although shown as a grid generator 116, a partial region exposure determinant 118, and an exposure instruction generator 120 in FIG. 1, each of the grid generator 116, the partial region exposure determinant 118, and the exposure instruction generator 120 is shown. The operations described herein with reference to can be performed by more or fewer modules with one or more processors.

グリッド生成器116は、入力として、焼結領域107に関係する光焼結領域データ122を受信する。光焼結領域データ122は、焼結領域107の画像124、光焼結領域の寸法126、および焼結領域107に対する近接センサ103の初期アライメントを含む。 As an input, the grid generator 116 receives the photosintered region data 122 related to the sintered region 107. The photosintered region data 122 includes an image 124 of the sintered region 107, a size 126 of the photosintered region, and an initial alignment of the proximity sensor 103 with respect to the sintered region 107.

いくつかの実装形態において、光焼結領域データ122は、焼結領域107の組成データを含み、組成データは、たとえば、焼結領域107の1つまたは複数のペイントされた層の幅および長さ、たとえば、焼結領域107の1つまたは複数のペイントされた層の寸法126、層厚さ、および/または焼結領域107の1つまたは複数のペイントされた層の材料組成を含み得る。ペイントされた層は、図4および図5を参照しつつ以下でさらに詳細に説明される。 In some implementations, the photosintered region data 122 includes the composition data of the sintered region 107, which is, for example, the width and length of one or more painted layers of the sintered region 107. For example, the dimensions 126 of one or more painted layers of the sintered region 107, the layer thickness, and / or the material composition of the one or more painted layers of the sintered region 107 may be included. The painted layers are described in more detail below with reference to FIGS. 4 and 5.

いくつかの実装形態において、光焼結領域データ122は、光焼結デバイス102の特性、たとえば、露光ビーム128の特性を含む。露光ビーム128は、関連するビームスポットサイズおよびビーム強度プロファイルを有することができる。他の特性は、利用可能な光源強度の範囲、光源の閃光間の充電時間の長さ、たとえば、フラッシュランプの場合、光源の波長を含むことができる。 In some implementations, the photosintered region data 122 includes the characteristics of the photosintered device 102, eg, the characteristics of the exposure beam 128. The exposed beam 128 can have an associated beam spot size and beam intensity profile. Other properties can include the range of available light source intensities, the length of charge time between flashes of the light source, for example, in the case of flashlamps, the wavelength of the light source.

グリッド生成器116は、出力として、光焼結領域データ122に一部基づき、焼結領域107のグリッド130を生成する。グリッド130は、焼結領域107を複数の部分領域132に分割し、各部分領域132は、焼結領域107の領域全体のうちのわずかな領域である。複数の部分領域の各部分領域132は、それぞれの部分領域寸法127、たとえば、幅W’および長さL’を有する。グリッド130内のそれぞれの場所および各部分領域132の部分領域寸法127は、光焼結デバイスの特性、たとえば、光焼結デバイス102に利用可能な露光エネルギーの範囲、光焼結デバイス102のための高エネルギー光源の解像度、または光焼結デバイス102のエネルギー出力に影響を及ぼし得る他の特性に依存し得る。グリッド生成器116によるグリッド130の生成に関係するさらなる詳細は、以下の図3の説明に含まれる。長方形の部分領域は、例として提示されているが、他の任意の適切な形状も部分領域を定義するために使用できることに留意されたい。 As an output, the grid generator 116 generates the grid 130 of the sintered region 107 based in part based on the photosintered region data 122. The grid 130 divides the sintering region 107 into a plurality of partial regions 132, and each partial region 132 is a small region of the entire region of the sintering region 107. Each subregion 132 of the plurality of subregions has its own subregion dimension 127, eg, width W'and length L'. Each location in the grid 130 and the partial region dimension 127 of each partial region 132 are the characteristics of the photosintering device, eg, the range of exposure energy available to the photosintering device 102, for the photosintering device 102. It may depend on the resolution of the high energy light source, or other properties that can affect the energy output of the light sintering device 102. Further details relating to the generation of the grid 130 by the grid generator 116 are included in the description of FIG. 3 below. The rectangular subregion is presented as an example, but it should be noted that any other suitable shape can also be used to define the subregion.

部分領域露光決定器118は、入力として、焼結領域107に施されたグリッド130および光焼結デバイス102の位置データ134を受信する。位置データ134は、焼結領域107に対する光焼結デバイス102の相対的位置を含む。位置データ134は、データ通信リンクを介して近接センサ103によって光焼結アプリケーション108に提供され得る。位置データは、たとえば、焼結領域107の表面に対する光焼結デバイス102の傾き/傾斜を含むことができる。たとえば、近接センサ103は、光焼結デバイスが焼結領域107の表面に対して平行にならないように光焼結デバイスが配向されていることを検出することができる。 The partial region exposure determinant 118 receives, as input, the position data 134 of the grid 130 and the optical sintering device 102 applied to the sintering region 107. The position data 134 includes the relative position of the photosintering device 102 with respect to the sintering region 107. The position data 134 may be provided to the photosintering application 108 by the proximity sensor 103 via a data communication link. The position data can include, for example, the tilt / tilt of the photosintering device 102 with respect to the surface of the sintered region 107. For example, the proximity sensor 103 can detect that the photosintered device is oriented so that it is not parallel to the surface of the sintered region 107.

いくつかの実装形態において、位置データ134は、焼結領域107の1つまたは複数のエッジに対する光焼結デバイス102の配向を含むことができる。たとえば、近接センサ103は、焼結領域107の表面と焼結領域107ではない表面、たとえば、むき出しの基材との間の、たとえば反射率の違いによる材料組成の差を検出することができる。近接センサ103からのエッジ場所情報は、焼結領域107に対する光焼結デバイス102の相対位置を決定するために光焼結アプリケーション108によって使用され得る。 In some implementations, the position data 134 can include the orientation of the photosintered device 102 with respect to one or more edges of the sintered region 107. For example, the proximity sensor 103 can detect a difference in material composition between the surface of the sintered region 107 and a surface that is not the sintered region 107, for example, a bare base material, for example, due to a difference in reflectance. The edge location information from the proximity sensor 103 can be used by the photosintering application 108 to determine the relative position of the photosintering device 102 with respect to the sintering region 107.

いくつかの実装形態において、位置データ134は、焼結領域107のキャプチャされたリアルタイム画像134を含むことができ、光焼結デバイス102の少なくとも一部は、カメラ112の視野114内でキャプチャされる。光焼結アプリケーション108は、焼結領域107に対する光焼結デバイス102の位置に基づき、画像134においてキャプチャされたように、グリッド130に対する光焼結デバイス102の場所を決定することができる。リアルタイム画像134から導出された位置データ134は、光焼結デバイス102と焼結領域107の表面との間の距離を決定するために、近接センサ103からの近接データと組み合わせて利用することができる。 In some implementations, the position data 134 can include a captured real-time image 134 of the sintered region 107, and at least a portion of the photosintered device 102 is captured within the field of view 114 of the camera 112. .. The photosintering application 108 can determine the location of the photosintering device 102 with respect to the grid 130, as captured in image 134, based on the position of the photosintering device 102 with respect to the sintered region 107. The position data 134 derived from the real-time image 134 can be used in combination with the proximity data from the proximity sensor 103 to determine the distance between the optical sintering device 102 and the surface of the sintered region 107. ..

いくつかの実装形態において、部分領域露光決定器118は、ペイントされた回路データ136のデータベースにアクセスすることができる。ペイントされた回路データ136は、ペイントされた回路に関係する作製情報および構造情報、たとえば、層組成、層厚さ、積層構造、および同様のものを含む。ペイントされた回路データ136は、複数の異なるペイントされた回路、たとえば、ソーラーのペイントされた回路、電池のペイントされた回路、発光ダイオードのペイントされた回路、および同様のものなどに関係する作製情報および構造情報を含むことができる。ペイントされた回路データ136内の各ペイントされた回路は、ペイントされた回路の各層のペイント、ペイントされた回路の各層のアニーリングおよび/または焼結などのステップバイステップのインストラクションを含む、特定のペイントされた回路を作製するためのそれぞれの情報を含むことができる。ペイントされた回路の作製に関するより詳細な情報は、以下の図4および図5への参照とともに含まれる。 In some implementations, the partial region exposure determinant 118 can access a database of painted circuit data 136. The painted circuit data 136 includes fabrication and structural information relating to the painted circuit, such as layer composition, layer thickness, laminated structure, and the like. The painted circuit data 136 relates to a plurality of different painted circuits, such as solar painted circuits, battery painted circuits, light emitting diode painted circuits, and the like. And can include structural information. Each painted circuit in the painted circuit data 136 contains a specific paint, including step-by-step instructions such as painting each layer of the painted circuit, annealing and / or sintering each layer of the painted circuit. Each can include information for making the circuit. More detailed information regarding the fabrication of the painted circuit is included with reference to FIGS. 4 and 5 below.

部分領域露光決定器118は、出力として、焼結領域107の各部分領域132に対する部分焼結エネルギーを生成することができる。各部分領域132に対する部分焼結エネルギーは、光焼結デバイス102の位置データ134、複数の部分領域132を含むグリッド130、および焼結領域107の各部分領域に対する焼結要件に一部基づき生成され得る。焼結領域107の各部分領域に対する焼結要件は、一組の望ましい特性、たとえば、電気的特性、構造的特性、または同様のものを達成するために、焼結領域107の部分領域の層を焼結するのに必要なエネルギーの累積量を含む。焼結要件は、それに加えて、部分領域の層において焼結プロセスを誘導するために必要であるエネルギーの最小閾値量を含む。言い換えると、部分領域のペイントされた層のナノ粒子が高密度化および粒成長のプロセスを受けるように部分領域のペイントされた層の運動エネルギー、たとえば温度を高くするのに必要なエネルギー量。いくつかの実装形態において、エネルギーの最小閾値は、特定の層に対する固体の形成のエンタルピーに打ち勝つのに必要なエネルギーを十分に超えるエネルギーの量である。 The partial region exposure determinant 118 can generate partial sintering energy for each partial region 132 of the sintering region 107 as an output. The partial sintering energy for each partial region 132 is generated in part based on the position data 134 of the optical sintering device 102, the grid 130 including the plurality of partial regions 132, and the sintering requirements for each partial region of the sintering region 107. obtain. The sintering requirements for each subregion of the sintered region 107 are layers of the subregion of the sintered region 107 in order to achieve a set of desired properties, such as electrical, structural, or similar. Includes the cumulative amount of energy required to sinter. Sintering requirements also include the minimum threshold amount of energy required to guide the sintering process in the layers of the subregion. In other words, the kinetic energy of the painted layer of the partial region, eg, the amount of energy required to raise the temperature, so that the nanoparticles of the painted layer of the partial region undergo the process of densification and grain growth. In some implementations, the minimum energy threshold is the amount of energy well in excess of the energy required to overcome the enthalpy of solid formation for a particular layer.

部分領域露光決定器118は、焼結領域107に施されたグリッド130に一部基づき部分領域132の寸法、たとえば、長方形の面積を決定することができる。光焼結デバイスの位置データ134は、焼結領域107の表面から光焼結デバイス102までの距離であり、これは露光に対する焼結領域107の表面におけるエネルギー密度、たとえば、光焼結デバイス102によって露光領域141に送達される露光エネルギーを決定するために使用することができ、これは、たとえば、露光領域141の相対的サイズと部分領域132の面積とに一部基づき、部分領域132を焼結するのに必要な光焼結デバイス102の露光回数を決定するために部分領域露光決定器118によって使用され得る。 The partial region exposure determinant 118 can determine the dimensions of the partial region 132, for example the rectangular area, based in part on the grid 130 provided on the sintered region 107. The position data 134 of the photosintered device is the distance from the surface of the sintered region 107 to the photosintered device 102, which is due to the energy density on the surface of the sintered region 107 with respect to exposure, eg, by the photosintered device 102. It can be used to determine the exposure energy delivered to the exposure region 141, which, for example, sinters the partial region 132 based in part on the relative size of the exposure region 141 and the area of the partial region 132. It can be used by the partial region exposure determinant 118 to determine the number of exposures of the photosintering device 102 required to do so.

いくつかの実装形態において、部分領域露光決定器118は、焼結領域107の組成データに一部基づき焼結領域107に対する累積焼結エネルギーを決定することができる。累積焼結エネルギーは、一組の所望の特性、たとえば、電気的特性、構造的特性、または同様のものを達成するために焼結領域107の1つまたは複数のペイントされた層を焼結するのに必要なエネルギー量に対応する。たとえば、累積焼結エネルギーは、ペイントされた層内の最小サイズの粒径およびペイントされた層の最小導電率を達成するために1つまたは複数のペイントされた層を焼結するのに必要なエネルギー量に対応するものとしてよい。部分領域露出決定器118は、焼結エリア107の累積焼結エネルギーを使用して、たとえば、焼結エリア107の面積と比較した部分領域132の相対的面積に基づき焼結エリア107の特定の部分領域132に対する部分焼結エネルギーを決定することができる。 In some implementations, the partial region exposure determinant 118 can determine the cumulative sintering energy for the sintered region 107 based in part on the composition data of the sintered region 107. Cumulative sintering energy sinters one or more painted layers of sintered region 107 to achieve a set of desired properties, such as electrical, structural, or similar. Corresponds to the amount of energy required for For example, cumulative sintering energy is required to sinter one or more painted layers to achieve the minimum size particle size within the painted layer and the minimum conductivity of the painted layer. It may correspond to the amount of energy. The partial region exposure determinant 118 uses the cumulative sintering energy of the sintered area 107 to use, for example, a specific portion of the sintered area 107 based on the relative area of the partial region 132 compared to the area of the sintered area 107. The partial sintering energy for the region 132 can be determined.

いくつかの実装形態において、グリッド130の各部分領域132は、たとえば、所望の特性を達成するために部分領域を焼結するのに必要な累積エネルギー量が、光焼結デバイス102の高エネルギー光源の最大エネルギー出力を超える場合に、複数回の露光を必要とする。部分領域露光決定器118に関連するさらなる詳細は、図2および図3を参照して以下に示される。 In some implementations, each subregion 132 of the grid 130 has, for example, a high energy light source of the photosintering device 102 that has the cumulative amount of energy required to sinter the subregion to achieve the desired properties. Multiple exposures are required if the maximum energy output of is exceeded. Further details relating to the partial region exposure determinant 118 are shown below with reference to FIGS. 2 and 3.

露光インストラクション生成器120は、入力として、部分領域132に対する部分焼結エネルギー、部分領域132の寸法、および部分領域132の場所を含む、焼結領域107の各部分領域132に対する露光要求を受信する。露光インストラクション生成器120は、出力として、露光エネルギー、露光時間、露光のトリガ、および同様のものを含む、光焼結デバイス102に対するインストラクションを生成する。 The exposure instruction generator 120 receives, as input, an exposure request for each partial region 132 of the sintered region 107, including partial sintering energy for the partial region 132, the dimensions of the partial region 132, and the location of the partial region 132. The exposure instruction generator 120 produces instructions for the photosintering device 102 as outputs, including exposure energy, exposure time, exposure triggers, and the like.

いくつかの実装形態において、露光インストラクション生成器120は、光焼結デバイス102の露光ビーム128が特定の露光領域141に対して正しい場所および配向で配向されるように光焼結デバイス102を位置決めするようにユーザをガイドするための指示を、アプリケーション環境110を通じてユーザデバイス104のユーザに提供する。 In some implementations, the exposure instruction generator 120 positions the light-sintered device 102 so that the exposure beam 128 of the light-sintered device 102 is oriented in the correct location and orientation with respect to a particular exposure region 141. Instructions for guiding the user are provided to the user of the user device 104 through the application environment 110.

いくつかの実装形態において、アプリケーション環境110を通じてユーザデバイス104のユーザに提供される指示は、アプリケーション環境110内のアライメントキュー142を含むことができる。アライメントキュー142は、配向、たとえば、傾き/傾斜、回転など、および位置、たとえば、左/右、上/下を含み、これらは視覚ベース、テキストベース、および/または音声ベースである。一例では、アライメントキュー140は、図1に示されているようなものであり、オーバーラップする円144の相対運動は、光焼結デバイス102が焼結領域107の表面に対して水平であるかどうかを指示することができる。別の例では、アライメントキュー140は、「光焼結デバイスを光焼結領域に近づけてください」というテキストキューであってよい。さらに別の例では、アライメントキュー140は、音声ベースのキューであってよく、たとえば、ユーザデバイス104の内部スピーカを通じて送出され得る。音声ベースのキューは、口語対話、たとえば「光焼結デバイスをあなたの左に移動してください」、または非対話ベースのキュー、たとえば、光焼結デバイスが適切にアライメントされとともに周波数が高くなってゆく一連のビープ音であってもよい。 In some implementations, the instructions provided to the user of the user device 104 through the application environment 110 may include an alignment queue 142 within the application environment 110. The alignment queue 142 includes orientations such as tilt / tilt, rotation, etc., and positions such as left / right, up / down, which are visual-based, text-based, and / or audio-based. In one example, the alignment queue 140 is as shown in FIG. 1, and the relative motion of the overlapping circles 144 is whether the photosintering device 102 is horizontal to the surface of the sintered region 107. You can tell me what to do. In another example, the alignment queue 140 may be a text queue that says "bring the light-sintered device closer to the light-sintered region." In yet another example, the alignment queue 140 may be a voice-based queue and may be delivered, for example, through the internal speaker of the user device 104. Voice-based cues have spoken dialogue, such as "move the light-sintered device to your left," or non-interactive-based cues, such as the light-sintered device, are properly aligned and have higher frequencies. It may be a series of beep sounds.

いくつかの実施形態では、アプリケーション環境110を通じてユーザデバイス104のユーザに提供される指示は、ユーザが光焼結デバイス102の位置を調整するためのたとえばパンニング動作における矢印、オーバーラップするターゲット、または他のアライメントキュー142を含む焼結領域107のパノラマビューまたは広角走査ビューを含み得る。 In some embodiments, the instructions provided to the user of the user device 104 through the application environment 110 are, for example, arrows in a panning operation, overlapping targets, or the like for the user to adjust the position of the photosintering device 102. It may include a panoramic view or a wide-angle scan view of the sintered region 107 including the alignment queue 142 of.

図1に関してユーザがたとえばそれぞれのデバイスを手に持つことによって、位置を制御しているユーザデバイス104および光焼結デバイス102を含む光焼結システム101として説明されているけれども、光焼結システム101の他の実装形態も可能である。 Although described as a photo-sintering system 101 including a user device 104 and a photo-sintering device 102 whose position is controlled by, for example, a user holding each device in the hand with respect to FIG. 1, the photo-sintering system 101 Other implementations are possible.

たとえば、光焼結システム101は、たとえば、ロールツーロール方式の製造プロセスの一部として、工場環境に配備され得る。ロールツーロール製造プロセスでは、光焼結システム101を使用して焼結されるべき材料のロールは、最初に、幅および長さの主面積単位に分割されるものとしてよく、幅は材料のロールの幅に依存し、長さは光焼結システム内に配備されている多数の光焼結デバイス102によって決定され得る。主面積単位は、上で説明されているように焼結領域107として定義することができ、これは、その後、グリッド130を使用して複数の部分領域132に分割される。 For example, the photosintering system 101 may be deployed in a factory environment, for example, as part of a roll-to-roll manufacturing process. In the roll-to-roll manufacturing process, the roll of material to be sintered using the photosintering system 101 may first be divided into main area units of width and length, where the width is the roll of material. Depending on the width of, the length can be determined by a number of photosintering devices 102 deployed within the photosintering system. The main area unit can be defined as the sintered region 107 as described above, which is then divided into a plurality of subregions 132 using the grid 130.

いくつかの実装形態において、光焼結システムは、単一または複数のユーザデバイス上で光焼結アプリケーションを使用して制御できる複数の光焼結デバイス102を備える。ユーザデバイスは、それに加えて、コンピュータまたは他の処理デバイスであってよく、カメラ112は、ユーザデバイス104とデータ通信する外部カメラであってよい。 In some implementations, the photosintering system comprises a plurality of photosintering devices 102 that can be controlled using a photosintering application on a single or multiple user devices. The user device may additionally be a computer or other processing device, and the camera 112 may be an external camera that communicates data with the user device 104.

いくつかの実装形態において、位置情報、たとえば、特定の部分領域132の表面に対する光焼結デバイス102の位置を指示することは、特定の部分領域132に対する光焼結デバイス102の相対的位置を制御する自動制御デバイスに、たとえば、サーボモータおよび機械的レールシステムを使用して、特定の部分領域132に対する光焼結デバイス102の配向を変化させるインストラクションを伝送することを含む。一例において、自動化デバイスは、コンピュータ制御された自動位置決めおよびアライメントシステムの一部である。 In some embodiments, indicating position information, eg, the position of the photosintering device 102 relative to the surface of a particular subregion 132, controls the relative position of the photosintering device 102 with respect to the particular subregion 132. The automatic control device includes, for example, using a servomotor and a mechanical rail system to transmit instructions that change the orientation of the photosintered device 102 with respect to a particular subregion 132. In one example, the automated device is part of a computer controlled automatic positioning and alignment system.

いくつかの実装形態において、位置情報、たとえば、特定の部分領域132の表面に対する光焼結デバイス102の位置を指示することは、複数の噴霧器、乾燥器、および光焼結デバイス、たとえば、複数のフラッシュランプを備える、またはペイントされた回路の各ペイントされた層に対する複数のリールツーリールサブシステムを備える、リールツーリール作製システムの動作を制御する自動制御デバイスにインストラクションを伝送することを含み、各リールツーリールサブシステムはそれぞれの光焼結デバイスを備える。 In some embodiments, indicating location information, eg, the position of the photosintering device 102 with respect to the surface of a particular subregion 132, is a plurality of atomizers, dryers, and photosintering devices, eg, a plurality. Each includes transmitting instructions to an automated control device that controls the operation of a reel-to-reel fabrication system, including flash lamps or multiple reel-to-reel subsystems for each painted layer of painted circuit. Reel-to-reel subsystems include their respective photosintering devices.

光焼結デバイスの動作例
図2は、焼結領域204に施される例示的なグリッド202のブロック図200である。グリッド202は、焼結領域204を複数の部分領域206に分割する。一例において、グリッド202は、焼結領域204を1ミリ分解能のグリッドに分割し、各部分領域206は1mm×1mmの寸法である。いくつかの実装形態において、光焼結デバイスの露光ビームの露光領域208は、分散ビームプロファイル、たとえば、ガウス分布または同様のものを有することができる。分散ビームプロファイルは、露光領域208の中心点からの距離に応じて強度が減少する不均一なビーム強度を有することができる。不均一なビーム強度は、結果として、焼結領域202上の光焼結デバイスの露光ごとに、高エネルギー露光の領域と、低エネルギー露光の、たとえば、露光領域208の端部における、領域とを生じ得る。一例では、図2に示されているように、露光領域208は、部分領域207とオーバーラップする高エネルギー露光領域210と、複数の他の部分領域、たとえば、オーバーラップする部分領域209a、209b、209cとオーバーラップする低エネルギー露光領域212とを含む。
Operation Example of Optical Sintering Device FIG. 2 is a block diagram 200 of an exemplary grid 202 applied to the sintered region 204. The grid 202 divides the sintered region 204 into a plurality of subregions 206. In one example, the grid 202 divides the sintered region 204 into grids with 1 mm resolution, and each partial region 206 has dimensions of 1 mm × 1 mm. In some implementations, the exposure region 208 of the exposure beam of the photosintering device can have a dispersed beam profile, such as a Gaussian distribution or the like. The dispersed beam profile can have a non-uniform beam intensity whose intensity decreases with distance from the center point of the exposed area 208. The non-uniform beam intensity results in a region of high energy exposure and a region of low energy exposure, eg, at the edge of the exposed region 208, for each exposure of the light sintered device on the sintered region 202. Can occur. In one example, as shown in FIG. 2, the exposure region 208 comprises a high energy exposure region 210 that overlaps the partial region 207 and a plurality of other partial regions, such as the overlapping partial regions 209a, 209b. Includes a low energy exposure region 212 that overlaps 209c.

光焼結アプリケーション108は、露光領域208と隣接する部分領域209a、209b、209cとの間にオーバーラップがあることによる低エネルギー露光212を含む各部分領域206に対するエネルギー露光量を追跡して、各部分領域におけるエネルギー露光の累積量を計算することができる。各部分領域における露光の総量を決定するために、露光領域、たとえば、209a、209b、209cにおいて焼結プロセスを誘発するのに必要なエネルギーの最小閾値量を超えていると決定されるオーバーラップに起因するより低いエネルギー露光212が追跡される。 The photosintering application 108 tracks the energy exposure for each partial region 206, including the low energy exposure 212 due to the overlap between the exposure region 208 and the adjacent partial regions 209a, 209b, 209c. The cumulative amount of energy exposure in a partial region can be calculated. To determine the total amount of exposure in each subregion, in the overlap determined to exceed the minimum threshold of energy required to induce the sintering process in the exposed regions, eg, 209a, 209b, 209c. Due to the lower energy exposure 212 is tracked.

光焼結アプリケーション108による各部分領域に対するエネルギー露光の量を追跡することは、露光ごとに、部分領域206のグリッド202に対する露光エリア208の場所を使用して、露光される特定の部分領域207に隣接しているためオーバーラップ露光209a、209b、209cを受ける部分領域206を含む、各部分領域206が受けたエネルギー露光の量を記録することを含むことができる。 Tracking the amount of energy exposure to each subregion by the photosintering application 108 uses the location of the exposure area 208 with respect to the grid 202 of the subregion 206 for each exposure to the specific subregion 207 to be exposed. It can include recording the amount of energy exposure received by each partial region 206, including the partial regions 206 that are adjacent and therefore receive overlap exposures 209a, 209b, 209c.

光焼結アプリケーション108は、部分領域207にわたって印加される焼結エネルギーの量およびプロファイル、たとえば、露光時間の長さ、露光最小エネルギー、露光最大エネルギー、露光累積エネルギーなどを追跡することができる。光焼結アプリケーション108は、各部分領域について部分領域207に対する露光量および露光場所(たとえば、部分領域206の領域の全面露光または部分露光)を記録することができる。各部分領域におけるエネルギー露光の累積量は、焼結プロセスの複数回の露光にわたって足し合わされ得る。 The light sintering application 108 can track the amount and profile of sintering energy applied over the partial region 207, such as the length of exposure time, minimum exposure energy, maximum exposure energy, cumulative exposure energy, and the like. The light sintering application 108 can record the exposure amount and the exposure location (for example, full exposure or partial exposure of the region of the partial region 206) with respect to the partial region 207 for each partial region. The cumulative amount of energy exposure in each subregion can be added over multiple exposures in the sintering process.

Σ((E−E)*n)>(ΔH−ΔH) (1) Σ ((E i -E 0) * n)> (ΔH N -ΔH S) (1)

ここで、Eは露光のエネルギーであり、Eは焼結プロセスを誘発するのに必要な最小閾値エネルギーであり、nは閃光回数であり、ΔHは部分領域の初期ナノ粒子のペイントされた層のエンタルピーであり、ΔHは同じ数の総分子を有する部分領域の完全に高密度化されたペイントされた層のエンタルピーである。 Here, E i is the energy of exposure, E 0 is the minimum threshold energy required to induce the sintering process, n is the number of flashes, and ΔH N is the painted initial nanoparticles of the partial region. and enthalpy of the layer, [Delta] H S is the enthalpy of fully densified painted layer of partial regions having a total molecules of the same number.

いくつかの場合において、特定の部分領域206は、すべての露光おいて露光されない、たとえば、焼結エリア204の1つのエッジ上のエッジ部分領域は、焼結エリア204の反対側のエッジ上の別のエッジ部分領域が露光されたときに露光されない。いくつかの場合において、特定の部分領域206は、部分領域206の一部または全部にわたってより低いエネルギー露光を受けることができ、より低いエネルギー露光は、より低いエネルギー露光が無視され得るような焼結プロセスを誘発するのに必要なエネルギーの最小閾値量未満である。たとえば、特定の部分領域は、140J/mmの最小閾値必要エネルギー量を有することができ、310J/mmの特定の部分領域に対する露光エネルギーの累積量に対して、焼結プロセスにおける全部で3回の露光について、以下20J/mm、150J/mm、および160J/mmを受けるものとしてよい。 In some cases, the particular partial region 206 is not exposed at all exposures, for example, the edge partial region on one edge of the sintered area 204 is another on the opposite edge of the sintered area 204. When the edge part area of is exposed, it is not exposed. In some cases, a particular subregion 206 may receive lower energy exposure over part or all of the subregion 206, and lower energy exposures are sintered such that lower energy exposures can be ignored. It is less than the minimum threshold amount of energy required to induce the process. For example, certain parts region may have a minimum threshold required energy amount of 140 J / mm 2, with respect to the cumulative amount of exposure energy for a particular subregion of 310J / mm 2, 3 in total in the sintering process for exposure times, good as subject to the following 20J / mm 2, 150J / mm 2, and 160 J / mm 2.

いくつかの状況において、一組の望ましい特性、たとえば、ペイント層の特定の材料組成を達成するために特定の部分領域を焼結するのに必要な露光エネルギーの量は、光焼結デバイスの閃光のエネルギー出力を超える。これらの状況において、部分領域露光決定器118は、部分領域132を焼結するために、部分領域132の光焼結デバイス102による複数回の露光、たとえば、2回の露光が必要とされ得ることを決定することができる。たとえば、特定の部分領域を焼結するためのエネルギーの閾値量は70J/mmであり、部分領域内のペイントされた層の所望の粒成長および高密度化を達成するために必要な露光エネルギー量は150J/mmの累積エネルギー量であってよく、部分領域の表面からの特定の距離における光焼結デバイスのエネルギー出力は75J/mmである。この例では、部分領域を焼結するために、2回の露光、たとえば、フラッシュランプの2回の閃光または高エネルギーLEDの2回のパルスが必要である。 In some situations, the amount of exposure energy required to sinter a particular subregion to achieve a set of desirable properties, eg, a particular material composition of a paint layer, is the flash of a photosintering device. Exceeds the energy output of. In these situations, the partial region exposure determinant 118 may require multiple exposures, eg, two exposures, by the light sintering device 102 of the partial region 132 to sinter the partial region 132. Can be determined. For example, the threshold amount of energy for sintering a particular partial region is 70 J / mm 2 , and the exposure energy required to achieve the desired grain growth and densification of the painted layer within the partial region. The quantity may be a cumulative energy amount of 150 J / mm 2 , and the energy output of the photosintered device at a particular distance from the surface of the partial region is 75 J / mm 2 . In this example, two exposures, for example two flashes of a flash lamp or two pulses of a high energy LED, are required to sinter the partial region.

一組の望ましい特性、たとえば、粒成長および高密度化の量ならびに/または電気的特性を達成するために部分領域132を焼結する累積露光エネルギーの特定の量は、光焼結デバイスによってもたらされる単一の露光エネルギーより、たとえば、光焼結デバイスが部分領域の表面から特定の距離に配置されたときに光焼結デバイスのランプの特定の光強度出力で供給されるエネルギーより少なくてよい。いくつかの実装形態において、フィルタ、たとえば、減光フィルタの使用を通じてのビーム減衰は、エネルギー出力を減少させて適切な露光量を達成するために使用することができる。エネルギー出力は、それに加えて、光焼結デバイスと部分領域の表面との間の距離を大きくすることによって減少させることができ、それによって部分領域の表面上のビームの強度を下げることができる。代替的に、またはそれに加えて、露光のパルスもしくは持続時間またはビーム強度は、部分領域に照射される全光焼結エネルギーの量を減らすように低減され得る。 A set of desirable properties, such as the amount of grain growth and densification and / or a specific amount of cumulative exposure energy that sinters the partial region 132 to achieve electrical properties, is provided by the photosintering device. It may be less than a single exposure energy, for example, less energy provided by a particular light intensity output of a light-sintered device lamp when the light-sintered device is placed at a particular distance from the surface of a subregion. In some embodiments, beam attenuation through the use of filters, such as dimming filters, can be used to reduce energy output and achieve adequate exposure. The energy output can, in addition, be reduced by increasing the distance between the photosintered device and the surface of the subregion, thereby reducing the intensity of the beam on the surface of the subregion. Alternatively, or in addition, the pulse or duration or beam intensity of the exposure can be reduced to reduce the amount of total light sintering energy applied to the partial region.

いくつかの実装形態において、部分領域132の表面での露光エネルギーは、光焼結デバイスを部分領域の表面からさらに離れる距離に移動することによって減衰される。光焼結デバイスと部分領域の表面との間の距離を調整することで、結果として、隣接する部分領域のオーバーラップ露光、たとえば、209a、209b、209cがさらに生じ得る。オーバーラップ露光のエネルギーが加わることで、オーバーラップ露光によって影響を受ける隣接する部分領域の各々に対してそれぞれの露光の回数および/またはエネルギーの再計算が生じ得る。いくつかの場合において、再計算において、特定の隣接部分領域を中心とする露光の回数を減らすことによって、オーバーラップ露光による特定の隣接する部分領域のより低いエネルギー露光を考慮することができ、より低いエネルギー露光は、隣接する部分領域を焼結するのに必要なエネルギーの最小閾値を超える。たとえば、隣接する部分領域は、10J/mmの隣接する部分領域を焼結するのに必要なエネルギーの最小閾値より大きい15J/mmのオーバーラップ露光エネルギーを受け、隣接する部分領域の材料を焼結して十分に電気的および構造的に連続する層を形成するために100J/mmの露光エネルギーの累積量を必要とする。85J/mmの露光焼結エネルギーは、85J/mmの露光焼結エネルギーの露光領域208が隣接する部分領域の中心に位置する、たとえば、隣接する部分領域の中心点上にアライメントされている隣接する部分領域について決定される。 In some implementations, the exposure energy on the surface of the partial region 132 is attenuated by moving the photosintered device further away from the surface of the partial region. Adjusting the distance between the photosintered device and the surface of the subregion can result in additional overlap exposure of adjacent subregions, such as 209a, 209b, 209c. The addition of overlap exposure energy can result in a recalculation of the number and / or energy of each exposure for each of the adjacent subregions affected by the overlap exposure. In some cases, the recalculation can take into account the lower energy exposure of a particular adjacent subregion due to overlapping exposures by reducing the number of exposures centered on that particular adjacent subregion, and more. Low energy exposure exceeds the minimum threshold of energy required to sinter adjacent subregions. For example, adjacent subregions receive an overlap exposure energy of 15 J / mm 2 , which is greater than the minimum threshold of energy required to sinter the adjacent subregions of 10 J / mm 2 , and the material of the adjacent subregions. A cumulative amount of exposure energy of 100 J / mm 2 is required to sinter to form a sufficiently electrically and structurally continuous layer. Exposure sintering energy 85 J / mm 2, the exposure area 208 of the exposure sintering energy 85 J / mm 2 is located at the center of the adjacent partial regions, for example, is aligned over the center point of adjacent partial regions Determined for adjacent subregions.

いくつかの実装形態において、光焼結アプリケーション108によって、光焼結デバイス102による露光シーケンスを焼結領域202の複数の部分領域206上で最適化する反復プロセスが実行され、それにより、露光シーケンスを通して各部分領域202を焼結するのに必要な部分露光エネルギーを送出する。露光シーケンスの最適化は、焼結プロセスを開始する前に、たとえば、シミュレーション環境を使用して実行することができる。 In some embodiments, the photosintering application 108 performs an iterative process of optimizing the exposure sequence by the photosintering device 102 over multiple subregions 206 of the sintered region 202, thereby throughout the exposure sequence. It delivers the partial exposure energy required to sinter each partial region 202. The optimization of the exposure sequence can be performed, for example, using a simulation environment before starting the sintering process.

いくつかの実装形態において、複数の部分領域の各部分領域を焼結するための複数回の露光からなる露光シーケンスは、複数の部分領域の部分領域ごとに異なる。たとえば、焼結領域204に対して中心位置にある焼結領域204の複数の部分領域のうちの第1の部分領域は、60J/mmの強度の2回の露光を受けることができるが、部分領域の一部にわたって一定量のオーバーラップ露光を受けた、隣接する部分領域は、以前に露光したオーバーラップ領域を回避する部分領域の一部にわたって、部分領域を焼結するために、最小閾値量、たとえば、15J/mmをいぜんとして超えている、光源強度60J/mmを有する1回の露光と、30J/mmのより低い光源強度の1回の露光を受けることになる。光焼結アプリケーション108は、以下の図3を参照しつつさらに詳細に説明されているように、部分領域露光の最適化を実行するためにTensorFlow方式を利用することができる。 In some implementations, the exposure sequence consisting of multiple exposures for sintering each subregion of a plurality of subregions is different for each subregion of the plurality of subregions. For example, the first of the plurality of partial regions of the sintered region 204 located at the center of the sintered region 204 can be exposed twice with an intensity of 60 J / mm 2. Adjacent subregions that have undergone a certain amount of overlap exposure over a portion of the subregion have a minimum threshold for sintering the subregion over a portion of the subregion that avoids the previously exposed overlap region. You will receive one exposure with a light intensity of 60 J / mm 2 and one exposure with a lower light intensity of 30 J / mm 2 , which is still above the quantity, eg, 15 J / mm 2. The photosintering application 108 can utilize the TensorFlow scheme to perform partial region exposure optimization, as described in more detail with reference to FIG. 3 below.

いくつかの実装形態において、光源のパルスは、光焼結アプリケーション108が、光焼結デバイスによって焼結領域107に供給されるパルスの散逸または熱拡散の速度を決定するために焼結領域の層の熱伝導率を追跡するように、十分に長い、たとえば、数マイクロ秒を超える長さである。たとえば、連続モードまたは連続に近いモードで動作する高エネルギー光源の場合、光焼結アプリケーション108は、焼結領域107に供給される焼結エネルギーの累積量を計算するために焼結領域の層内の熱エネルギー散逸の速度を追加的に追跡し考慮する。 In some embodiments, the light source pulse is a layer of the sintered region for the photosintering application 108 to determine the rate of dissipation or thermal diffusion of the pulse supplied to the sintered region 107 by the photosintering device. Long enough, for example, in excess of a few microseconds, to track the thermal conductivity of the light. For example, in the case of a high energy light source operating in continuous mode or near continuous mode, the photosintering application 108 is within the layer of the sintering region to calculate the cumulative amount of sintering energy delivered to the sintering region 107. Additional tracking and consideration of the rate of heat energy dissipation.

図3は、光焼結システムのための例示的なプロセス300の流れ図である。焼結領域302の画像が取得される(302)。焼結領域107の画像124は、たとえば、ユーザデバイス104のカメラ112によって、ユーザデバイス104のユーザによってキャプチャされ得る。いくつかの実装形態において、光焼結アプリケーション108は、焼結領域107の画像124をキャプチャするためのアプリケーション環境110を通じてユーザにガイダンスを提供することができる。たとえば、アプリケーション環境110は、焼結領域107を画像124にキャプチャするためにユーザがカメラ112をどのように位置決めすべきかを示すアウトラインおよび/またはアライメントマークを含むことができる。 FIG. 3 is a flow diagram of an exemplary process 300 for a photosintering system. An image of the sintered region 302 is acquired (302). The image 124 of the sintered region 107 may be captured by the user of the user device 104, for example, by the camera 112 of the user device 104. In some implementations, the photosintering application 108 can provide guidance to the user through the application environment 110 for capturing the image 124 of the sintered region 107. For example, the application environment 110 may include an outline and / or an alignment mark indicating how the user should position the camera 112 to capture the sintered region 107 in the image 124.

いくつかの実装形態において、焼結領域107の寸法126、たとえば、焼結領域107の長さLおよび幅Wは、ユーザによって与えられる。ユーザは、寸法の単位、たとえば、インチ、センチメートルなどを指定してよい。光焼結アプリケーション108は、アプリケーション環境110を通じて1つまたは複数の寸法126を入力することをユーザに問い合わせるものとしてよく、この問い合わせは、焼結領域107の画像124のアップロードに応答するものである。 In some implementations, the dimensions 126 of the sintered region 107, eg, the length L and width W of the sintered region 107, are given by the user. The user may specify a unit of dimension, such as inches, centimeters, and so on. The photosintering application 108 may inquire the user to enter one or more dimensions 126 through the application environment 110, which in response to the upload of the image 124 in the sintered region 107.

焼結領域のグリッドが生成され、これは焼結領域に対する複数の部分領域を含み、各部分領域は、長さおよび幅ならびに焼結領域内のそれぞれの位置によって画成される(304)。グリッド生成器116は、焼結領域107の画像124および寸法126を含む光焼結データ122を使用してグリッド130を生成することができる。いくつかの実装形態において、グリッドの複数の部分領域の各部分領域132は、同じ部分領域寸法127、たとえば、W’およびL’を有する。 A grid of sintered regions is generated, which includes a plurality of partial regions relative to the sintered region, each of which is defined by length and width as well as their respective position within the sintered region (304). The grid generator 116 can generate the grid 130 using the photosintered data 122 that includes the image 124 of the sintered region 107 and the dimensions 126. In some implementations, each subregion 132 of the plurality of subregions of the grid has the same subregion dimensions 127, such as W'and L'.

いくつかの実装形態において、焼結領域の特徴は、画像124から決定することができ、グリッド130のアライメントポイントとして使用することができる。焼結領域の特徴は、たとえば、ペイントされた回路の1つまたは複数のペイント層の不均一性、ペイントされた回路の箔底接触層上のアライメントマーク、アライメントポイントとして使用されるべきペイントされた層上にユーザによって作られたアライメントマークなどを含むことができる。光焼結アプリケーション108は、焼結領域内の複数の特徴を決定し、それらの特徴を使用して、グリッド130の複数の部分領域の各部分領域132の相対的場所を決定することができる。たとえば、特定の部分領域は、特定の部分領域の左上隅に特徴、たとえば、表面粗さを有すると決定され得る。光焼結システム108は、識別された表面粗さを利用して、グリッド130内の特定の部分領域132の位置を決定することができる。別の例では、特徴は、グリッド130の部分領域132の場所を識別するために光焼結システム108によってアライメントポイントとして利用され得るハッシュマークである。 In some implementations, the characteristics of the sintered region can be determined from image 124 and can be used as an alignment point for the grid 130. Sintered area features are, for example, non-uniformity of one or more paint layers in a painted circuit, alignment marks on the foil bottom contact layer of a painted circuit, painted to be used as alignment points. Alignment marks made by the user can be included on the layer. The photosintering application 108 can determine a plurality of features within the sintered region and use those features to determine the relative location of each subregion 132 of the plurality of subregions of the grid 130. For example, a particular subregion can be determined to have features, eg, surface roughness, in the upper left corner of the particular subregion. The photosintering system 108 can utilize the identified surface roughness to determine the position of a particular partial region 132 within the grid 130. In another example, the feature is a hash mark that can be used as an alignment point by the photosintering system 108 to identify the location of a partial region 132 of the grid 130.

いくつかの実装形態において、複数の部分領域の各部分領域の組成データが得られ、組成データは、部分領域の寸法127、たとえば、W’およびL’、部分領域132の1つまたは複数のペイントされた層の層厚さ、および部分領域132の1つまたは複数のペイントされた層の材料組成を含むことができる。一例において、焼結領域107内の隣接する部分領域は、異なる組成データを有することができ、第1の部分領域は、第1の一組の寸法127を有することができ、第1の部分領域に隣接する第2の部分領域は、第2の一組の寸法127を有することができる。別の例では、2つの隣接する部分領域の間の異なる組成データは、それぞれの部分領域の1つまたは複数のペイントされた層の違いであってよく、たとえば、第1の部分領域は組成Xの3つのペイントされた層を含み、第2の部分領域は組成Xの3つのペイントされた層と組成Yの1つのペイントされた層とを含む。 In some implementations, composition data for each subregion of the plurality of subregions is obtained, and the composition data is the dimensions 127 of the subregions, eg W'and L', one or more paints of the subregion 132. It can include the layer thickness of the layers and the material composition of one or more painted layers of the subregion 132. In one example, adjacent sub-regions within the sintered region 107 can have different composition data, the first sub-region can have a first set of dimensions 127, the first sub-region. The second subregion adjacent to can have a second set of dimensions 127. In another example, the different composition data between two adjacent subregions may be the difference between one or more painted layers of each subregion, eg, the first subregion is composition X. The second subregion contains three painted layers of composition X and one painted layer of composition Y.

複数の部分領域のうちの各特定の部分領域について、光焼結システムは、焼結プロセスのための最適化された一組の露光に到達するまで、特定の部分領域についてそれぞれの部分焼結エネルギーが決定されるプロセス(308)を繰り返す(306)。部分領域132に対する部分焼結エネルギーは、一部は、部分領域の組成データ、たとえば、部分領域内の1つまたは複数のペイントされた層の材料組成、部分領域内の1つまたは複数のペイントされた層の幅および長さ、ならびに/または部分領域内の1つまたは複数のペイントされた層の層厚さに依存し得る。 For each particular subregion of the plurality of subregions, the photosintering system has each subsintering energy for each particular subregion until an optimized set of exposures for the sintering process is reached. The process (308) in which is determined is repeated (306). The partial sintering energy for the partial region 132 is partly the composition data of the partial region, eg, the material composition of one or more painted layers in the partial region, one or more painted in the partial region. It can depend on the width and length of the layers and / or the layer thickness of one or more painted layers within a subregion.

部分領域132に対する部分焼結エネルギーは、部分領域の1つまたは複数の層を焼結するのに必要なエネルギーである。部分焼結エネルギーは、一組の特性を達成するために、たとえば、部分領域の1つまたは複数の層をアニーリングし、可能な限り低い表面エネルギーを有する高密度化および粒成長を促進することによって電子的に独立したナノ粒子の薄膜の化学構造を無定形固体に変化させるために、必要なエネルギーの量である。一例では、部分領域132は、酸化銅(CuO)ナノ粒子の層を含み、部分領域132に対する部分焼結エネルギーは、CuOナノ粒子を焼結して電気的および/または物理的に完全な層を形成するのに必要な光焼結エネルギーに対応する。別の例では、部分領域132は、CuOナノ粒子の層、二酸化チタン(TiO)ナノ粒子の層、光増感色素化合物の層、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)ナノ粒子またはインジウムスズ酸化物(ITO)ナノ粒子の層を含む複数の層を含み、部分領域132に対する部分焼結エネルギーは、これらの層を焼結して各々電気的および/または物理的に完全な層を形成するのに必要な光焼結エネルギーに対応する。 The partial sintering energy for the partial region 132 is the energy required to sinter one or more layers of the partial region. Partial sintering energy is used, for example, by annealing one or more layers of a partial region to promote densification and grain growth with the lowest possible surface energy in order to achieve a set of properties. The amount of energy required to transform the chemical structure of an electronically independent thin film of nanoparticles into an amorphous solid. In one example, the partial region 132 comprises a layer of copper oxide (CuO) nanoparticles and the partial sintering energy for the partial region 132 sinters the CuO nanoparticles to form an electrically and / or physically complete layer. Corresponds to the photosintering energy required to form. In another example, the partial region 132 is a layer of CuO nanoparticles, a layer of titanium dioxide (TiO 2 ) nanoparticles, a layer of photosensitizing dye compounds, aluminum zinc oxide (AZO) nanoparticles or indium tin oxide ( It contains multiple layers, including layers of ITO) nanoparticles, and partial sintering energy for partial region 132 is required to sinter these layers to form electrical and / or physically complete layers, respectively. Corresponds to various photo-sintering energy.

いくつかの実装形態において、部分領域132に対する部分焼結エネルギーは、データベースからのペイント回路データ136に基づき決定され得る。ユーザは、ペイントされた回路内の1つまたは複数のペイントされた層を含む特定のペイントされた回路に関係する情報を提供することができ、光焼結システム108は、ペイントされた回路データベース136を使用して部分領域132に対する部分焼結エネルギーを決定することができる。たとえば、ユーザは、焼結領域107が二酸化チタン(TiO)ナノ粒子の層を含むペイントされた回路であることを指示することができる。光焼結システム108は、提供された層組成に基づいて、データベースからのペイントされた回路データ136を使用して、TiOナノ粒子を焼結して電気的に連続したTiO層を形成するのに必要な特定の累積露光エネルギーを決定することができる。 In some implementations, the partial sintering energy for the partial region 132 can be determined based on the paint circuit data 136 from the database. The user can provide information related to a particular painted circuit, including one or more painted layers in the painted circuit, and the photosintering system 108 is a painted circuit database 136. Can be used to determine the partial sintering energy for the partial region 132. For example, the user can indicate that the sintered region 107 is a painted circuit containing a layer of titanium dioxide (TiO 2) nanoparticles. Based on the layer composition provided, the photosintering system 108 uses the painted circuit data 136 from the database to sinter the TiO 2 nanoparticles to form electrically contiguous TiO 2 layers. The specific cumulative exposure energy required for this can be determined.

特定の部分領域132に対して光焼結デバイス102をどのように位置決めするかの指示が提供される(310)。位置情報の指示は、ユーザデバイス104上のアプリケーション環境110内の表示を介してユーザに提示され得る。指示は、たとえば、図1を参照しつつ上で説明されているようにアライメントキュー140であってよい。 Instructions are provided on how to position the photosintering device 102 with respect to a particular subregion 132 (310). The location information indication may be presented to the user via a display in the application environment 110 on the user device 104. The instructions may be, for example, the alignment queue 140 as described above with reference to FIG.

いくつかの実装形態において、アライメントキュー140は、焼結されるべき特定の部分領域132の視覚的な指示のアウトラインを示す、強調表示する、または他の何らかの形で提供することを含むことができる。矢印または他の方向指示手段は、特定の部分領域に対して光焼結デバイス102を位置決めするようにユーザに導くために、アプリケーション環境110内で焼結領域107の現在のビューを示す画像124に重ねて示され得る。 In some implementations, the alignment queue 140 may include outlining, highlighting, or some other form of visual indication of the particular subregion 132 to be sintered. .. An arrow or other turn signal means to image 124 showing the current view of the sintered region 107 within the application environment 110 to guide the user to position the photosintered device 102 with respect to a particular partial region. Can be shown again.

光焼結デバイスに対する現在の位置情報が得られる(312)。位置データ134は、光焼結デバイス102上の近接センサ103からのアライメントおよび配向情報を含むことができる。一例では、光焼結デバイスに対する現在の位置情報は、焼結領域107の1つまたは複数のエッジに対する光焼結デバイス102の場所、焼結領域107の表面から光焼結デバイス102までの距離、焼結領域107の表面に対する光焼結デバイス102の傾き/傾斜などを含む。別の例では、光焼結デバイス102の現在の位置情報は、カメラ112の視野114内で光焼結デバイス102の少なくとも一部を含むカメラ112によってキャプチャされた焼結領域107のリアルタイム画像134を含む。さらに別の例では、光焼結デバイス102の現在の位置情報は、基材上の1つまたは複数のペイントされた層を含む焼結領域107の1つまたは複数の画像をキャプチャすることを含む。 Current location information for the photosintered device is available (312). The position data 134 can include alignment and orientation information from the proximity sensor 103 on the photosintering device 102. In one example, the current location information for the photosintered device is the location of the light-sintered device 102 relative to one or more edges of the sintered region 107, the distance from the surface of the sintered region 107 to the photosintered device 102, and so on. Includes tilt / tilt of the photosintering device 102 with respect to the surface of the sintering region 107. In another example, the current position information of the light-sintered device 102 is a real-time image 134 of the sintered region 107 captured by the camera 112 that includes at least a portion of the light-sintered device 102 within the field of view 114 of the camera 112. include. In yet another example, the current location information of the photosintering device 102 includes capturing one or more images of the sintered region 107 containing one or more painted layers on the substrate. ..

光焼結システム108は、光焼結デバイスをどのように位置決めするかを示す指示に従って光焼結デバイスが特定の部分領域に対して位置決めされることを現在の位置情報が指示することを決定する(314)。光焼結システム108は、位置データ134とグリッド130とに基づき、光焼結デバイス102が特定の部分領域132を露光させるための正しい位置にあることを決定することができる。一実施例では、指示に従って光焼結デバイスが特定の部分領域132に対して位置決めされていることを現在の位置情報が指示すると決定することは、光焼結デバイス102上の近接センサ103からの近接データに基づき、光焼結デバイス102が特定の部分領域132に対して平行であることを決定することを含む。 The photosintering system 108 determines that the current location information indicates that the photosintering device is positioned with respect to a particular subregion according to instructions indicating how to position the photosintering device. (314). Based on the position data 134 and the grid 130, the photosintering system 108 can determine that the photosintering device 102 is in the correct position to expose a particular partial region 132. In one embodiment, determining that the current position information indicates that the photosintered device is positioned relative to a particular subregion 132 according to the instructions is from the proximity sensor 103 on the photosintered device 102. It involves determining that the photosintering device 102 is parallel to a particular subregion 132 based on proximity data.

いくつかの実装形態において、反復プロセスが実行されるものとしてよく、これにより、光焼結デバイス102に対する現在の位置情報が取得され、光焼結デバイス102が正しい位置にあると決定されるまで、光焼結デバイス102をどのように位置決めするかを示す後続の指示が現在の位置情報に応答して提供される。 In some implementations, an iterative process may be performed until the current position information with respect to the photosintering device 102 is obtained and the photosintering device 102 is determined to be in the correct position. Subsequent instructions indicating how to position the photosintering device 102 are provided in response to current location information.

特定の部分領域に対する露光焼結エネルギーは、特定の部分領域に対する部分焼結エネルギーと、特定の部分領域に以前に照射された焼結エネルギーの累積量との間の差に一部基づき決定される(316)。図2を参照しつつ上で説明されているように、特定の部分領域は、隣接する部分領域(たとえば、部分領域207)の露光に起因するオーバーラップ露出(たとえば、オーバーラップ209a)によって部分的または完全に露光され得る。光焼結システム108は、たとえば、部分領域は部分領域の材料を焼結するために複数回の露光を必要とし、各露光は部分領域に対する焼結プロセスを引き起こすための最小閾値露光エネルギーを超える場合に、隣接する部分領域からのオーバーラップ露光、さらには特定の部分領域の以前の露光、によって特定の部分領域に以前に照射された焼結エネルギーの累積量を決定することができる。たとえば、部分領域132に対する部分焼結エネルギーは150J/mmであり、以前に照射された焼結エネルギーの累積量は100J/mmであり、最小閾値エネルギーは60J/mmである。したがって、露光焼結エネルギーは、60J/mmの最小閾値エネルギーを超え少なくとも焼結エネルギーの累積量に達するために、露光に対して60J/mmとなる。 The exposure sintering energy for a particular partial region is determined in part based on the difference between the partial sintering energy for the particular partial region and the cumulative amount of sintering energy previously applied to the particular partial region. (316). As described above with reference to FIG. 2, certain subregions are partially due to overlap exposure (eg, overlap 209a) due to exposure of adjacent subregions (eg, subregion 207). Or it can be completely exposed. In the photosintering system 108, for example, a partial region requires multiple exposures to sinter the material of the partial region, and each exposure exceeds the minimum threshold exposure energy to trigger a sintering process on the partial region. In addition, it is possible to determine the cumulative amount of sintering energy previously applied to a particular partial region by overlapping exposures from adjacent partial regions, as well as previous exposures of the particular partial region. For example, the partial sintering energy for the partial region 132 is 150 J / mm 2 , the cumulative amount of previously irradiated sintered energy is 100 J / mm 2 , and the minimum threshold energy is 60 J / mm 2 . Thus, exposure sintering energy, in order to reach a cumulative amount of at least sintering energy exceeds a minimum threshold energy of 60 J / mm 2, a 60 J / mm 2 with respect to the exposure.

光焼結デバイスを位置決めする仕方の指示に従って特定の部分領域への露光焼結エネルギーの露光が開始される(318)。光焼結デバイス102が指示された位置にあると決定される、たとえば、部分領域の表面の特定の距離内にあり、部分領域の表面と平行に配向されていると決定された後、トリガ信号が光焼結アプリケーション108によって光焼結デバイス102に送信される。トリガ信号は、部分領域132を露光するように光焼結デバイスに指令を送ることができる。部分領域の露光は、露光焼結エネルギーに応じて、たとえば、フラッシュランプ光源の閃光、または特定の持続時間の間の光源のパルスであり得る。 Exposure of the exposure sintering energy to a specific partial region is initiated according to instructions on how to position the photosintering device (318). A trigger signal after the photosintering device 102 is determined to be in the indicated position, eg, within a certain distance of the surface of the partial region and oriented parallel to the surface of the partial region. Is transmitted to the photosintering device 102 by the photosintering application 108. The trigger signal can send a command to the photosintering device to expose the partial region 132. The exposure of a partial region can be, for example, a flash of a flash lamp light source, or a pulse of a light source for a specific duration, depending on the exposure sintering energy.

光焼結システム101が複数の光焼結デバイス102を備える実施形態では、工場環境内の実施形態で上で説明されているように、複数の光焼結デバイス102は、同時にまたは順次開始され得る。 In an embodiment in which the photosintering system 101 comprises a plurality of photosintering devices 102, the plurality of photosintering devices 102 may be initiated simultaneously or sequentially, as described above in embodiments in a factory environment. ..

いくつかの実装形態において、トリガ信号は、光焼結デバイス102が正しく位置決めされているとシステムが決定したときに光焼結システム108によって生成される。たとえば、光焼結デバイス102は、デバイスが正しく位置決めされた後、部分領域を自動的に露光することができる。 In some implementations, the trigger signal is generated by the photosintering system 108 when the system determines that the photosintering device 102 is correctly positioned. For example, the photosintering device 102 can automatically expose a partial area after the device is properly positioned.

いくつかの実装形態において、トリガ信号は、ユーザデバイス104のユーザによって手動で生成され得るか、または光焼結アプリケーション108のアプリケーション環境110を通じてユーザフィードバックを要求し得る。たとえば、ユーザデバイス104のユーザが光焼結システム101の「エキスパート」または「手動制御」モードで動作している場合、ユーザは、部分領域132を露光させるためにトリガ信号を光焼結デバイス103に手動で提供し得る。 In some embodiments, the trigger signal may be manually generated by the user of the user device 104 or may request user feedback through the application environment 110 of the photosintering application 108. For example, if the user of the user device 104 is operating in the "expert" or "manual control" mode of the photosintering system 101, the user sends a trigger signal to the light-sintering device 103 to expose the partial region 132. Can be provided manually.

いくつかの実装形態において、特定の一組の寸法126、たとえば、基本単位幅および基本単位長を有する焼結領域107に対して基本単位領域が決定される。焼結されるべき領域、たとえば、ロールツーロールプロセスのための領域は、光焼結システム101によって処理される複数の焼結領域107が存在するように基本単位よりも大きくすることができる。一例では、基本単位寸法を超える寸法を有する大面積のペイントされた回路は光焼結システム101によって処理される。大面積のペイントされた回路は、2つまたはそれ以上の基本単位に分割され、各基本単位は、上記の図3に定義された焼結プロセスに従って焼結される。大面積のペイントされた回路は、基本単位に均等に分割されていなくてもよく、部分基本単位は、部分基本単位領域の特定の寸法126を使用して光焼結システム101によって処理され得る。 In some implementations, a base unit region is determined for a particular set of dimensions 126, eg, a sintered region 107 having a base unit width and base unit length. The region to be sintered, eg, the region for the roll-to-roll process, can be larger than the SI base unit so that there are multiple sintered regions 107 processed by the photosintering system 101. In one example, a large area painted circuit having dimensions that exceed the basic unit dimensions is processed by the photosintering system 101. The large area painted circuit is divided into two or more basic units, each basic unit being sintered according to the sintering process defined in FIG. 3 above. The large area painted circuit does not have to be evenly divided into basic units, which may be processed by the photosintering system 101 using specific dimensions 126 of the partial basic unit area.

いくつかの実装形態において、図3を参照しつつ説明されているプロセスは、ペイント回路を作製するための複数の他のサブプロセスのサブプロセスである。図4および図5を参照しつつ以下に説明されているように、図3の光焼結プロセスは、焼結プロセスを含むペイントされた回路を作製するための作製プロセス、たとえば、ペイントされた太陽電池を作製するための作製プロセスに組み込まれ得る。 In some implementations, the process described with reference to FIG. 3 is a subprocess of a plurality of other subprocesses for making a paint circuit. As described below with reference to FIGS. 4 and 5, the photosintering process of FIG. 3 is a fabrication process for producing a painted circuit that includes a sintering process, eg, a painted sun. It can be incorporated into the fabrication process for fabrication of batteries.

一実施形態において、システムは、ユーザデバイス104のユーザが、光焼結システムの様々な態様、たとえば、光焼結デバイス102のトリガ、部分焼結エネルギーの露光値の決定、焼結領域107に対する層構造の指定、または同様のものを手動で制御することを可能にする「エキスパートモード」または「デバッグ」モードで動作することができる。一例では、ユーザデバイス104のユーザは、露光データ138を部分領域露光決定器118に提供することができる。ユーザ提供露光データ138は、露光エネルギー情報、たとえば、光焼結領域を焼結するのに必要なエネルギーの量、焼結領域107に対する層情報、および同様のものを含むことができる。 In one embodiment, the system allows the user of the user device 104 to layer various aspects of the light sintering system, such as triggering the light sintering device 102, determining the exposure value of the partial sintering energy, and the sintering region 107. It can operate in "expert mode" or "debug" mode, which allows you to specify the structure, or control something similar manually. In one example, the user of the user device 104 can provide the exposure data 138 to the partial region exposure determinant 118. User-provided exposure data 138 can include exposure energy information, such as the amount of energy required to sinter the photosintered region, layer information for the sintered region 107, and the like.

ソーラーペイント配合剤を生産するための例示的プロセス
図5を参照しつつ以下に説明されているソーラーペイント回路500を含むソーラーペイント回路は、ソーラーペイントの複数の層を含む。ソーラーペイントは、特定のソーラーペイントを塗布されたソーラーペイント層に異なる電気的(たとえば、抵抗性/導電性)、反応性(たとえば、光反応性)、誘電性(たとえば、電圧破壊)、および物理的特性(たとえば、粘度)を与えるように選択された様々な配合を含むことができる。いくつかの実装形態において、ペイント配合剤は水性であり、水、溶媒(たとえば、エタノール)、および/または乳化剤を含む。
An Illustrative Process for Producing a Solar Paint Formulation A solar paint circuit including the solar paint circuit 500 described below with reference to FIG. 5 comprises a plurality of layers of solar paint. Solar paints are different electrical (eg, resistant / conductive), reactive (eg, photoreactive), dielectric (eg, voltage breakdown), and physical to a particular solar paint layer. It can include various formulations selected to provide the desired properties (eg, viscosity). In some embodiments, the paint formulation is aqueous and comprises water, a solvent (eg, ethanol), and / or an emulsifier.

いくつかの実装形態において、ペイント配合剤は、溶液(たとえば、エタノール、脱イオン水、および界面活性剤)中に分散されたナノ粒子(たとえば、金属または半導体ナノ粒子)を含む。 In some embodiments, the paint formulation comprises nanoparticles (eg, metal or semiconductor nanoparticles) dispersed in a solution (eg, ethanol, deionized water, and surfactant).

ソーラーペイントの実装形態は、導電ペイント(たとえば、n型電子伝導ペイント層およびp型正孔伝導ペイント層の)を含む。導電ペイントは、溶液中に分散された1つまたは複数の導電性または半導体ナノ材料(たとえば、金属ナノ粒子または半導体ナノ粒子)を含む水性組成物であり得る。好適なナノ材料の例は、アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子、酸化銅ナノ粒子、および炭素系ナノ材料(たとえば、カーボンナノチューブ)を含む。好適な溶液の例は、分散媒(たとえば、ベンゼンスルホン酸またはドデシル硫酸ナトリウム)を有する脱イオン水および変性アルコール(たとえば、変性エタノール)を含む。いくつかの実装形態において、導電性ナノ材料(たとえば、ナノ粒子)は、導電性ナノ材料を含む結果として得られる導電ペイントの透明性に一部基づき選択される。さらに、凝集を防止し、分散したナノ粒子の表面エネルギーを最小化し、ナノ粒子の分散を助け、透明性を改善するために、導電性ナノ材料を含む導電ペイントに、解膠剤(たとえば、ラウリルドデカスルフィドナトリウム(sodium lauryl dodecasulfide)または炭酸ナトリウムもしくは炭酸カリウムのような塩基性塩)が添加され得る。 Implementations of solar paint include conductive paints (eg, n-type electron conductive paint layers and p-type hole conductive paint layers). The conductive paint can be an aqueous composition comprising one or more conductive or semiconductor nanomaterials (eg, metal nanoparticles or semiconductor nanoparticles) dispersed in a solution. Examples of suitable nanomaterials include aluminum-doped zinc oxide nanoparticles, copper oxide nanoparticles, and carbon-based nanomaterials (eg, carbon nanotubes). Examples of suitable solutions include deionized water with a dispersion medium (eg, benzenesulfonic acid or sodium dodecyl sulfate) and denatured alcohols (eg, denatured ethanol). In some implementations, conductive nanomaterials (eg, nanoparticles) are selected based in part on the transparency of the resulting conductive paint containing the conductive nanomaterials. In addition, to prevent agglomeration, minimize the surface energy of the dispersed nanoparticles, help disperse the nanoparticles, and improve transparency, in conductive paints containing conductive nanomaterials, anti-glue agents (eg, lauryl). Sodium lauryl dodecasulfide or basic salts such as sodium carbonate or potassium carbonate) can be added.

いくつかの実装形態において、導電ペイントは、塊状ナノ材料を砕くために超音波浴中で処理され、導電ペイント中にナノ材料を完全に分散させるために(たとえば、マイクロファイバー布を通して)濾過される。いくつかの実装形態において、導電ペイントは、ボールミル処理および/または高剪断混合を使用して分散されてもよい。いくつかの実装形態において、導電ペイントを調製して塗布するためにゾル−ゲルプロセスが使用されてよく、たとえば、ゾル−ゲルプロセスは、少なくとも外側透明導電層に使用することができる。 In some embodiments, the conductive paint is processed in an ultrasonic bath to crush the massive nanomaterials and filtered to completely disperse the nanomaterials in the conductive paint (eg, through a microfiber cloth). .. In some implementations, the conductive paint may be dispersed using ball milling and / or high shear mixing. In some implementations, a sol-gel process may be used to prepare and apply conductive paint, for example, the sol-gel process can be used at least on the outer transparent conductive layer.

ソーラーペイント回路を生産するための例示的プロセス
図4は、ソーラーペイント回路をペイントするための例示的なプロセス400の流れ図である。一般に、図4の流れ図に示されているように、プロセス400に従って、ソーラーペイント回路(たとえば、ソーラーペイント回路500)が作製され得る。402において、基材が提供される。基材は、金属、木材、石膏、布、または同様のものを含み得る。基材は、導電性をもたらすために、基本構造材料に貼り付けられたワイヤメッシュまたは箔をさらに含むことができる。404において、1つまたは複数のペイント層が基材の表面に塗布され、各ペイント層は導電ペイント配合剤を含む。いくつかの実装形態において、塗布された各ペイント層は、その後の層の塗布前に乾燥させられる。いくつかの実装形態において、各塗布されたペイント層は、その後の層の塗布の前に蒸発させられる1つまたは複数の溶媒を有する配合剤を含み得る。
Illustrative Process for Producing a Solar Paint Circuit FIG. 4 is a flow diagram of an exemplary process 400 for painting a solar paint circuit. In general, as shown in the flow diagram of FIG. 4, a solar paint circuit (eg, solar paint circuit 500) can be made according to process 400. At 402, a substrate is provided. The substrate may include metal, wood, gypsum, cloth, or the like. The substrate can further include a wire mesh or foil attached to the basic structural material to provide conductivity. In 404, one or more paint layers are applied to the surface of the substrate, and each paint layer contains a conductive paint compounding agent. In some implementations, each applied paint layer is dried prior to subsequent application of the layer. In some implementations, each applied paint layer may comprise a compounding agent having one or more solvents that is evaporated prior to subsequent application of the layer.

導電ペイント配合剤を用いて塗布される導電ペイント層は、導電ペイント配合剤に含まれる導電性材料の抵抗率によって一部定められる抵抗を有する。たとえば、より高い抵抗率を有する第1の導電性材料(たとえば、導電性ナノ材料)を含む導電ペイント配合剤を使用して塗布された導電ペイント層は、より低い抵抗率を有する第2の異なる導電性材料を含む導電ペイント配合剤を使用して塗布された導電ペイント層よりも高い抵抗をもたらす。 The conductive paint layer applied using the conductive paint compounding agent has a resistance partially determined by the resistivity of the conductive material contained in the conductive paint compounding agent. For example, a conductive paint layer applied using a conductive paint formulation containing a first conductive material with a higher resistivity (eg, a conductive nanomaterial) will have a second different with a lower resistivity. It provides a higher resistance than a conductive paint layer applied using a conductive paint formulation containing a conductive material.

いくつかの実装形態において、同じ導電ペイント配合剤の複数のコーティングが所望の厚さの層を形成するように施されてよく、この所望の厚さは、単一の塗布された層の厚さよりも大きい。同じ導電ペイントの各コーティングは、その後の層を塗布する前に乾燥させられ得る。 In some implementations, multiple coatings of the same conductive paint formulation may be applied to form a layer of the desired thickness, which desired thickness is greater than the thickness of a single applied layer. Is also big. Each coating of the same conductive paint can be dried prior to applying subsequent layers.

いくつかの実装形態において、基材(たとえば、アルミニウム箔)の1つまたは複数の寸法は、電荷移動度を最大化するように、および/またはソーラーペイント回路の製造を容易にするように(たとえば、ロールツーロール処理)に選択される。ペイント層は、ペイントの基材への付着性を改善し、基材表面で利用可能な電荷キャリアの数を最大化し、および/または塗布されたペイント層と接触する基材の表面積を増やすために、アルミニウム箔の粗面化された表面に塗布され得る。一例において、基材は、アルミニウム箔の薄細長片である。 In some implementations, one or more dimensions of the substrate (eg, aluminum foil) are to maximize charge mobility and / or facilitate the manufacture of solar paint circuits (eg, to facilitate the manufacture of solar paint circuits). , Roll-to-roll processing) is selected. The paint layer improves the adhesion of the paint to the substrate, maximizes the number of charge carriers available on the substrate surface, and / or increases the surface area of the substrate in contact with the applied paint layer. , Can be applied to the roughened surface of aluminum foil. In one example, the substrate is a thin strip of aluminum foil.

いくつかの実装形態において、基材(たとえば、アルミニウム箔)の1つまたは複数の寸法は、ソーラーペイント回路(たとえば、太陽電池)効率に対するコストパーパワー出力を最適化するように選択される。「最適化」という言い回しは、ここでは、コストパーパワー出力が最小化される特定のシナリオに言及して使用されるが、他の「最適化」シナリオは、所望の結果(たとえば、低環境影響、材料の入手性、最小の製造ステップなど)に応じて可能であり得る。したがって、本明細書で使用される「最適化」、「最適」、または他の類似の言い回しの使用は、単一の最適な結果を指すものではない。 In some implementations, one or more dimensions of the substrate (eg, aluminum foil) are selected to optimize cost perpower output for solar paint circuit (eg, solar cell) efficiency. The phrase "optimization" is used here to refer to a particular scenario in which cost-per-power output is minimized, while other "optimization" scenarios have the desired outcome (eg, low environmental impact, etc.). It may be possible depending on the availability of the material, the minimum manufacturing steps, etc.). Therefore, the use of "optimization," "optimization," or other similar wording as used herein does not refer to a single optimal result.

コストパーパワー出力に対して最適化され、太陽電池の選択された長さ(たとえば、製造プロセスまたは設置場所の寸法に基づき選択される)に対して最適化された太陽電池設計の一例において、太陽電池の幅は、次の手順を使用して決定され得る。この例では、これらの仕様により製造された太陽電池は一貫した周囲条件(たとえば、吸収可能光エネルギーの通常の量および光エネルギーのスペクトル分布)で使用されることが想定されている。また、シャント抵抗の主要な発生源が太陽電池の透明な外部導電層(たとえば、n型電子伝導層)であること、たとえば、太陽電池を外部回路に接続する電極が高導電性であることも想定される。 In an example of a solar cell design that is optimized for cost-per-power output and optimized for the selected length of the solar cell (eg, based on the dimensions of the manufacturing process or installation location), the solar cell. The width of can be determined using the following procedure. In this example, solar cells manufactured to these specifications are assumed to be used in consistent ambient conditions (eg, the normal amount of absorbable light energy and the spectral distribution of light energy). In addition, the main source of shunt resistance is the transparent external conductive layer of the solar cell (for example, n-type electron conductive layer), for example, the electrode connecting the solar cell to the external circuit is highly conductive. is assumed.

幅に依存しない光変換効率は、太陽電池の長さに沿って一貫しており、太陽電池の片側に配置されている頂部シャント電極との電気的接触を含む太陽電池について、頂部シャント電極と平行な不透明バリアで太陽電池を覆い、太陽電池の単位露光表面積当たりの電力出力を測定することによって決定することができる。単位露光表面積当たりの電力出力を、表面積あたりの電力の単位(たとえば、1平方メートル当たりワット数)の入力エネルギー(Iin)で割ると、太陽電池効率が得られる。幅に依存しない光変換効率(e)は、各々異なる幅を持つ複数の太陽電池について求めることができ、単純線形回帰(たとえば、etotal=ewi−weloss)を使用して、線形回帰のy切片が太陽電池の幅に依存しない光変換効率(ew)となるように単位幅(w)当たりの電力損失を決定することができる。 The width-independent photoconversion efficiency is consistent along the length of the solar cell and is parallel to the top shunt electrode for the solar cell, including electrical contact with the top shunt electrode located on one side of the solar cell. It can be determined by covering the solar cell with an opaque barrier and measuring the power output per unit exposure surface area of the solar cell. The power output per unit surface area is divided by the input energy (I in ) of the unit of power per surface area (eg, wattage per square meter) to obtain solar cell efficiency. The width-independent photoconversion efficiency (e) can be determined for multiple solar cells, each with a different width, using simple linear regression (eg, e total = e wi- we loss ) for linear regression. y intercept can determine the power loss per unit width (w) so that the light conversion efficiency not dependent on the width of the solar cell (ew i).

太陽電池の選択された長さ(たとえば、製造プロセスまたは設置場所の寸法に基づき選択される)、知られている単位面積当たりのコスト(carea)、および電極の知られている単位面積当たりのコスト(celectrode)について、太陽電池の電力出力当たりのコスト(Cpower)を最適化するための太陽電池幅は、太陽電池コスト(Ccell)の太陽電池出力(Iout)に対する比によって決定され得る。 The selected length of the solar cell (eg, selected based on the dimensions of the manufacturing process or installation site), the known cost per unit area ( area ), and the known per unit area of the electrode. For cost ( select ), the solar cell width for optimizing the cost per power output of the solar cell ( Power ) is determined by the ratio of the solar cell cost (C cell ) to the solar cell output (I out). obtain.

cell(w)=wlcarea+lcelectrode (1) C cell (w) = wlc area + lc electrode (1)

out(w)=Iinwlewi−Iinweloss (2) I out (w) = I in will wi- I in we loss (2)

Figure 2021527942
Figure 2021527942

cell(w)およびIout(w)の微分を求めることができる。 The derivative of C cell (w) and I out (w) can be obtained.

cell’(w)=lcarea (5) C cell '(w) = lc area (5)

out’(w)=Iinlewi−Iinloss (6) I out '(w) = I in le wi- I in e loss (6)

power’(w)は、最適な太陽電池幅を求めるために定数の知られている値を代入することによってCpower’(w)=0の正の実数値について代数的に解くことができる。 C power '(w) can be algebraically solved for a positive real value of C power '(w) = 0 by substituting a known value for the constant to find the optimum solar cell width. ..

Figure 2021527942
Figure 2021527942

ステップ406において、ペイントされた層の1つまたは複数が焼結される。焼結プロセスは、1つまたは複数のペイント層のナノ粒子が凝集して電気的に連続する層(たとえば、4点プローブまたは他の抵抗測定によって測定されるような)、および/または構造的に連続する層(たとえば、偏光解析法または他の光学的検査によって測定されるような)になるまで光焼結システム、たとえば、光焼結システム101と図3を参照しつつ上で説明されているようなプロセスとを使用して1つまたは複数のペイント層を加熱することを含み得る。他の焼結プロセスは、たとえば、炉、急速熱処理1)システム、または他の加熱源を一定期間利用することを含むことができる。焼結プロセスに対する焼結エネルギー、温度、および/または持続時間の組合せの範囲は、電気的に連続する層を形成するために適切であり、使用される焼結プロセスのタイプ(たとえば、ツールまたはシステム)に一部依存し得る。いくつかの実装形態において、1つまたは複数の層に対する焼結プロセスの選択された光焼結エネルギーおよび持続時間は、ソーラーペイント回路内の他のペイント層のコスト考慮事項、機器制限、および/または設計制限(たとえば、サーマルバジェット)に依存する。 In step 406, one or more of the painted layers are sintered. The sintering process involves a layer in which nanoparticles from one or more paint layers are aggregated and electrically contiguous (eg, as measured by a four-point probe or other resistance measurement), and / or structurally. It is described above with reference to a photosintering system, such as the photosintering system 101 and FIG. 3, until a continuous layer (eg, as measured by ellipsometry or other optical inspection). It may include heating one or more paint layers using such a process. Other sintering processes can include, for example, utilizing a furnace, rapid heat treatment 1) system, or other heating source for a period of time. The range of combinations of sintering energy, temperature, and / or duration for the sintering process is appropriate for forming electrically continuous layers and the type of sintering process used (eg, tools or systems). ) Can be partially dependent. In some implementations, the selected photosintering energy and duration of the sintering process for one or more layers is a cost consideration, equipment limitation, and / or for other paint layers in the solar paint circuit. Depends on design restrictions (eg thermal budget).

いくつかの実装形態において、光焼結アプリケーション108は、ユーザデバイス104のユーザがソーラーペイント回路、たとえば、図5を参照しつつ以下で説明されているソーラーペイント回路を作製するためのアプリケーション環境110を介したステップバイステップのプロセスを含む。アプリケーション環境は、特定のペイントされた回路に対する作製プロセスに従って、たとえば、ペイントされた回路データベース136を使用して、1つまたは複数のペイント層の各ペイント層を基材上にペイントする仕方、および1つまたは複数のペイント層を焼結する仕方についてのガイダンスをユーザに提供することができる。たとえば、ステップバイステップのプロセスは、ペイントされた回路が完成するまで、基材、たとえば導電箔を配置構成する仕方、基材を洗浄および/または調製する仕方、1つまたは複数のペイント層を塗布し、たとえば底部導電層を形成する仕方、光焼結システムを使用して1つまたは複数のペイント層を焼結する仕方などについてのインストラクションを含むことができる。 In some implementations, the photosintering application 108 provides an application environment 110 for the user of the user device 104 to create a solar paint circuit, eg, a solar paint circuit described below with reference to FIG. Includes a step-by-step process through. The application environment follows the fabrication process for a particular painted circuit, for example, how to paint each paint layer of one or more paint layers onto a substrate using the painted circuit database 136, and 1 Guidance can be provided to the user on how to sinter one or more paint layers. For example, a step-by-step process involves applying one or more paint layers, such as how to place and configure a substrate, eg, a conductive foil, how to clean and / or prepare the substrate, until the painted circuit is complete. However, it can include instructions on, for example, how to form the bottom conductive layer, how to sinter one or more paint layers using a photosintering system, and so on.

例示的ソーラーペイント回路
図5は、例示的なソーラーペイント回路500のブロック図である。ソーラーペイント回路500は、基材502、p型正孔導電ペイント層504、光増感ペイント層506、n型電子導電ペイント層508、および透明保護ペイント層510を含む。いくつかの実装形態において、ソーラーペイント回路500は、太陽電池である。太陽電池は、光(たとえば、日光)のエネルギーを電気に変換する電気デバイスである。光(たとえば、日光)は、光増感ペイント層514に吸収され、電子および正孔の電荷発生が生じる。次いで、発生した電荷は分離され、電子は陰極の方へ移動し、正孔は陽極の方へ移動し、それぞれ、電気を発生する。
Illustrative Solar Paint Circuit FIG. 5 is a block diagram of an exemplary solar paint circuit 500. The solar paint circuit 500 includes a base material 502, a p-type hole conductive paint layer 504, a photosensitizing paint layer 506, an n-type electron conductive paint layer 508, and a transparent protective paint layer 510. In some embodiments, the solar paint circuit 500 is a solar cell. A solar cell is an electrical device that converts the energy of light (eg, sunlight) into electricity. Light (eg, sunlight) is absorbed by the photosensitizer paint layer 514, resulting in electron and hole charge generation. The generated charge is then separated, the electrons move towards the cathode and the holes move towards the anode, each generating electricity.

p型正孔導電ペイント層504は、基材502の少なくとも一部(たとえば、木材、金属、漆喰、石材、レンガ、または他のペイント可能な材料からなる表面)にp型正孔導電ペイントを塗布することによって形成され得る。いくつかの実装形態において、p型正孔導電ペイント層504は、ソーラーペイント回路500の陽極を形成する。p型正孔導電ペイント層504は、溶液中に分散されているp型ナノ材料を含む水性ペイント組成物によって形成することができる。p型正孔導電ペイント層504のp型ナノ材料、たとえばナノ粒子は、たとえば、光焼結デバイス101を用いて焼結させて、電気的および/または物理的に連続するp型正孔導電ペイント層504を形成することができる。 The p-type hole conductive paint layer 504 coats at least a portion of the substrate 502 (eg, a surface made of wood, metal, plaster, stone, brick, or other paintable material) with the p-type hole conductive paint. Can be formed by doing. In some implementations, the p-type hole conductive paint layer 504 forms the anode of the solar paint circuit 500. The p-type hole conductive paint layer 504 can be formed by an aqueous paint composition containing p-type nanomaterials dispersed in a solution. The p-type nanomaterials of the p-type hole conductive paint layer 504, such as nanoparticles, are sintered using, for example, a photosintering device 101, and are electrically and / or physically continuous p-type hole conductive paint. Layer 504 can be formed.

光増感ペイント層506は、光子を吸収することができ、ソーラーペイント回路500内で電荷発生が生じる層を形成する。光増感ペイント層506は、電子受容体、染料、および溶液を含むペイント組成物から形成され得る。光増感ペイント層506は、ソーラーペイント回路500内の単一の機能層として示されているが、これは、電子受容体材料を有する半導体ペイント層と光増感色素ペイント層とを含む2つまたはそれ以上の異なるペイント層を塗布することによって形成され得る。 The photosensitizer paint layer 506 can absorb photons and forms a layer in which charge generation occurs in the solar paint circuit 500. The photosensitized paint layer 506 can be formed from a paint composition containing electron acceptors, dyes, and solutions. The photosensitizer paint layer 506 is shown as a single functional layer in the solar paint circuit 500, which includes two layers including a semiconductor paint layer having an electron acceptor material and a photosensitizer dye paint layer. Or it can be formed by applying different paint layers or more.

光増感ペイント層506の上に、n型電子導電ペイント層508が塗布される。いくつかの実装形態において、n型電子導電ペイント層508は、ソーラーペイント回路500の陰極を形成する。n型電子導電ペイント層508は、溶液中に分散されているn型ナノ材料を含む水性ペイント組成物によって形成することができる。n型電子導電ペイント層508は、光が下の光増感ペイント層106に到達できるように透明または半透明とすることができる。n型電子導電ペイント層508のn型ナノ材料、たとえばナノ粒子は、たとえば、光焼結デバイス101を用いて焼結させて、電気的および/または物理的に連続するn型電子導電ペイント層508を形成することができる。いくつかの実装形態において、ソーラーペイント回路500に対する陰極層として、n型電子導電ペイント層508ではなくむしろ、導電性メッシュ(たとえば、ワイヤメッシュ)が使用される。 An n-type electron conductive paint layer 508 is applied on the photosensitizer paint layer 506. In some implementations, the n-type electron conductive paint layer 508 forms the cathode of the solar paint circuit 500. The n-type electron conductive paint layer 508 can be formed by an aqueous paint composition containing n-type nanomaterials dispersed in a solution. The n-type electron conductive paint layer 508 can be transparent or translucent so that light can reach the underlying photosensitizer paint layer 106. The n-type nanomaterials of the n-type electron conductive paint layer 508, for example, nanoparticles, are sintered using, for example, a photosintering device 101, and the n-type electron conductive paint layer 508 that is electrically and / or physically continuous. Can be formed. In some implementations, a conductive mesh (eg, wire mesh) is used as the cathode layer for the solar paint circuit 500 rather than the n-type electron conductive paint layer 508.

n型電子導電ペイント層508に、透明保護ペイント層510が塗布される。透明保護ペイント層510は、透明保護コーティングであってよく、電気的に絶縁され得る(たとえば、ラミネート、ポリウレタン仕上げ、シェラック)。いくつかの実装形態において、透明保護ペイント層510は、ソーラーペイント回路500の露光表面の一部または全部を封緘する。透明保護ペイント層510は、ソーラーペイント回路500の一部または全部を覆う保護層を形成し、ソーラーペイント回路500のペイント層を環境影響(たとえば、紫外線放射、天候、水/湿度)から保護する。いくつかの実装形態において、透明保護ペイント層510は、半透明であり、および/または特定の波長範囲のみを透過する(たとえば、可視波長を透過する)。いくつかの実装形態において、透明保護ペイント層510は、一部用途および/または環境要因(たとえば、風雨などに曝されるレベル)にもよるが、省かれる。透明保護ペイント層510が省かれたときに、n型電子導電ペイント層508は、導電保護層(たとえば、インジウムスズ酸化物)として機能し得る。 The transparent protective paint layer 510 is applied to the n-type electron conductive paint layer 508. The transparent protective paint layer 510 may be a transparent protective coating and can be electrically insulated (eg, laminate, polyurethane finish, shellac). In some embodiments, the transparent protective paint layer 510 seals part or all of the exposed surface of the solar paint circuit 500. The transparent protective paint layer 510 forms a protective layer that covers a part or all of the solar paint circuit 500, and protects the paint layer of the solar paint circuit 500 from environmental influences (for example, ultraviolet radiation, weather, water / humidity). In some embodiments, the transparent protective paint layer 510 is translucent and / or transmits only certain wavelength ranges (eg, transmits visible wavelengths). In some implementations, the transparent protective paint layer 510 is omitted, depending on some applications and / or environmental factors (eg, levels of exposure to wind and rain, etc.). When the transparent protective paint layer 510 is omitted, the n-type electron conductive paint layer 508 can function as a conductive protective layer (for example, indium tin oxide).

ソーラーペイント回路500は、光増感ペイント層506内で電子−正孔対が形成され、p型正孔導電ペイント層504とn型電子導電ペイント層508との間で電荷分離が生じるように、光増感ペイント層506内で周囲環境(たとえば、太陽光線)からの光子を吸収するように動作する。 In the solar paint circuit 500, electron-hole pairs are formed in the photosensitizing paint layer 506, and charge separation occurs between the p-type hole conductive paint layer 504 and the n-type electron conductive paint layer 508. It operates so as to absorb photons from the surrounding environment (for example, the sun's rays) in the photosensitizing paint layer 506.

いくつかの実装形態において、ソーラーペイント回路500から分離された電荷は、次に、電池を充電(たとえば、トリクル充電)するために使用される。ソーラーペイント回路500は、他の回路要素と組み合わせて、太陽光発電光(たとえば、太陽光発電式街灯)を発生することができる。たとえば、ソーラーペイント回路500は、太陽電池と発光回路とを組み合わせるものとしてよく、ソーラーペイント回路500は、太陽光から発電して太陽電池を充電(たとえば、トリクル充電)するために使用することができ、これにより、発光回路に電力を供給するために使用できる。次いで、給電された発光回路は、特定の範囲の波長(たとえば、可視光)の光を放射することができる。 In some implementations, the charge separated from the solar paint circuit 500 is then used to charge the battery (eg, trickle charge). The solar paint circuit 500 can generate photovoltaic light (for example, a photovoltaic street lamp) in combination with other circuit elements. For example, the solar paint circuit 500 may be a combination of a solar cell and a light emitting circuit, and the solar paint circuit 500 can be used to generate electricity from sunlight to charge the solar cell (for example, trickle charge). , This can be used to power the light emitting circuit. The fed light emitting circuit can then emit light in a specific range of wavelengths (eg, visible light).

いくつかの実装形態において、電気接点512は、ソーラーペイント回路500に備えられ得る。電気接点は、n型電子導電ペイント層508または基材502に貼着された第1の接点(たとえば、金属箔、金属メッシュ、冷間溶接接合化合物、ソルダーボール、ワニ口クリップ、または同様のもの)を含み得る。第2の電気接点(たとえば、金属箔、金属メッシュ、冷間溶接接合化合物、ソルダーボール、ワニ口クリップ、または同様のもの)は、p型正孔導電ペイント層504に貼着することができる。電気接点は、ソーラーペイント回路500を外部デバイス(たとえば、携帯電話、コンピュータ、または他の電池駆動式デバイス)に接続するために使用することができる。電気接点512は、また、ソーラーペイント回路500を他の太陽電池回路に接続する、たとえば、一組の太陽電池のペイントされた回路をデイジーチェーンでつなぎ、ユーザデバイス(たとえば、携帯電話もしくはコンピュータ)に給電し、および/もしくは充電するか、または太陽電池を充電するスループットを高めるために使用できる。 In some implementations, the electrical contacts 512 may be included in the solar paint circuit 500. The electrical contacts are first contacts (eg, metal foil, metal mesh, cold welded bonding compounds, solder balls, alligator clips, or the like) attached to the n-type electroconductive paint layer 508 or substrate 502. ) Can be included. A second electrical contact (eg, metal foil, metal mesh, cold welded bonding compound, solder ball, alligator clip, or the like) can be attached to the p-type hole conductive paint layer 504. The electrical contacts can be used to connect the solar paint circuit 500 to an external device (eg, a mobile phone, computer, or other battery-powered device). The electrical contacts 512 also connect the solar paint circuit 500 to another solar cell circuit, eg, a set of solar cell painted circuits daisy-chained to a user device (eg, a mobile phone or computer). It can be used to power and / or charge, or to increase the throughput of charging solar cells.

本明細書は、多くの特定の実装形態の詳細事項を含んでいるが、これらは、特徴の範囲または請求内容の範囲に対する制限として解釈すべきではなく、むしろ説明されているペイントされた回路およびペイントされた回路要素の特定の実施形態に特有の特徴の説明として解釈すべきである。ペイントされた回路およびペイントされた回路要素の例は、本明細書において、特定の層構造を有するものとして説明されているけれども、それらは限定するものとして読まれるべきではない。たとえば、ペイントされた回路およびペイントされた回路要素は、最上層がデバイスの一番上であるようにデバイスが層ごとにペイントされる「トップダウン」方式で動作するように説明されている。プロセスは特定の順序で図面に示されているが、そのようなプロセスは、望ましい結果を達成するために、示される特定の順序でもしくは順番に実行される必要があると、またはすべての図示されているプロセスが実行される必要があると、理解されるべきではない。たとえば、ペイントされた回路およびペイントされた回路要素の例は、また、デバイスの機能がその作製順序に対して上側である「ボトムアップ」方式でペイントされてもよい。それに加えて、2つの基材が個別にペイント層とともにペイントされ、次いで、組み合わされる「フリップチップ」構成も企図され得る。 Although this specification contains details of many specific implementations, these should not be construed as restrictions on the scope of features or claims, but rather the painted circuits and described. It should be interpreted as an explanation of the characteristics specific to a particular embodiment of the painted circuit element. Examples of painted circuits and painted circuit elements are described herein as having a particular layered structure, but they should not be read as limiting. For example, painted circuits and painted circuit elements are described to operate in a "top-down" fashion, where the device is painted layer by layer so that the top layer is the top of the device. The processes are shown in the drawings in a particular order, but such processes need to be performed in the particular order shown or in order to achieve the desired result, or all illustrated. It should not be understood that the process in which it is running needs to be performed. For example, examples of painted circuits and painted circuit elements may also be painted in a "bottom-up" fashion, where the functionality of the device is superior to its fabrication sequence. In addition, a "flip chip" configuration in which the two substrates are individually painted with a paint layer and then combined can be conceivable.

他の複雑なペイントされた回路要素は、本明細書で説明されている技術および組成物を使用して製作することができる。たとえば、ペイントされたアンテナ要素。それに加えて、複数のより小さい部分要素(たとえば、埋め込まれたペイントされた回路要素)のアクティブマトリクスが、本明細書において説明されている技術および組成物を使用して作製することができる。 Other complex painted circuit elements can be made using the techniques and compositions described herein. For example, a painted antenna element. In addition, an active matrix of multiple smaller subelements (eg, embedded painted circuit elements) can be made using the techniques and compositions described herein.

こうして、主題の特定の実施形態が説明された。他の実施形態は、次の特許請求の範囲内に収まる。いくつかの場合において、請求項に記載されている動作は、異なる順序で実行されてもよく、しかも望ましい結果を達成することができる。それに加えて、添付図面に示されているプロセスは、必ずしも、望ましい結果を達成するために、図示されている特定の順序、または順番を必要としない。いくつかの実装形態では、マルチタスキングおよび並列処理が有利である場合がある。 Thus, a particular embodiment of the subject was described. Other embodiments fall within the scope of the following claims. In some cases, the operations described in the claims may be performed in a different order, yet the desired result can be achieved. In addition, the process shown in the accompanying drawings does not necessarily require the particular order, or order shown, to achieve the desired result. In some implementations, multitasking and parallelism may be advantageous.

100 動作環境
101 光焼結システム
102 光焼結デバイス
103 近接センサ
104 ユーザデバイス
106 データ通信リンク
107 焼結領域
108 光焼結アプリケーション
110 アプリケーション環境
112 カメラ
114 視野、正面図
116 グリッド生成器
118 部分領域露光決定器
120 露光インストラクション生成器
122 光焼結領域データ
124 画像
126 寸法
127 寸法
128 露光ビーム
130 グリッド
132 部分領域
134 位置データ、リアルタイム画像
136 ペイントされた回路データ
138 露光データ
140 アライメントキュー
141 露光領域
142 アライメントキュー
200 ブロック図
202 グリッド、部分領域
204 焼結領域
206 部分領域
207 部分領域
208 露光領域
209a、209b、209c 重なり合う部分領域
210 高エネルギー露光領域
212 低エネルギー露光領域
300 プロセス
400 プロセス
500 ソーラーペイント回路
502 基材
504 p型正孔導電ペイント層
506 光増感ペイント層
508 n型電子導電ペイント層
510 透明保護ペイント層
512 電気接点
514 光増感ペイント層
100 Operating environment 101 Optical sintering system 102 Optical sintering device 103 Proximity sensor 104 User device 106 Data communication link 107 Sintered area 108 Optical sintering application 110 Application environment 112 Camera 114 View, front view 116 Grid generator 118 Partial area exposure Determiner 120 Exposure Instruction Generator 122 Light Sintered Area Data 124 Image 126 Dimension 127 Dimension 128 Exposure Beam 130 Grid 132 Partial Area 134 Position Data, Real-Time Image 136 Painted Circuit Data 138 Exposure Data 140 Alignment Queue 141 Exposure Area 142 Alignment Queue 200 Block Diagram 202 Grid, Partial Area 204 Sliced Area 206 Partial Area 207 Partial Area 208 Exposure Area 209a, 209b, 209c Overlapping Part Area 210 High Energy Exposure Area 212 Low Energy Exposure Area 300 Process 400 Process 500 Solar Paint Circuit 502 Material 504 p-type hole conductive paint layer 506 light-sensitive paint layer 508 n-type electronic conductive paint layer 510 transparent protective paint layer 512 electrical contacts 514 light-sensitive paint layer

Claims (20)

1つまたは複数のプロセッサによって、焼結領域の画像を取得するステップと、
前記1つまたは複数のプロセッサによって、前記焼結領域に対する複数の部分領域を含む前記焼結領域のグリッドを生成するステップであって、各部分領域は長さおよび幅ならびに前記焼結領域内のそれぞれの位置によって画成される、ステップと、
前記複数の部分領域の各特定の部分領域について、
前記特定の部分領域に対するそれぞれの部分焼結エネルギーを決定するステップと、
前記特定の部分領域に対して光焼結デバイスを位置決めする仕方を指示するステップと、
前記光焼結デバイスに対する現在の位置情報を取得するステップと、
前記光焼結デバイスを位置決めする仕方の前記指示に従って前記光焼結デバイスが前記特定の部分領域に対して位置決めされていることを前記現在の位置情報が示唆すると決定するステップと、
前記特定の部分領域に対する露光焼結エネルギーを、前記特定の部分領域に対する前記部分焼結エネルギーと、前記特定の部分領域に以前に照射された焼結エネルギーの累積量との間の差に一部基づき決定するステップと、
前記光焼結デバイスを位置決めする仕方の前記指示に従って前記特定の部分領域への前記露光焼結エネルギーの露光を開始するステップとを含む方法。
The step of acquiring an image of the sintered region by one or more processors,
The step of generating a grid of said sintered regions, including a plurality of partial regions relative to the sintered region, by the one or more processors, each partial region being length and width and each within the sintered region. Steps and, defined by the position of
For each specific subregion of the plurality of subregions
The step of determining each partial sintering energy for the specific partial region, and
The step of instructing how to position the photosintering device with respect to the specific partial region, and
The step of acquiring the current position information with respect to the photosintering device and
A step of determining that the current location information suggests that the photosintered device is positioned relative to the particular region according to the instructions on how to position the photosintered device.
The exposure sintering energy for the specific partial region is partly the difference between the partial sintering energy for the specific partial region and the cumulative amount of sintering energy previously applied to the specific partial region. Steps to decide based on
A method comprising the step of initiating exposure of the exposure sintering energy to the particular partial region according to the instructions of how to position the photosintering device.
前記焼結領域の画像を取得するステップは、モバイルデバイスのカメラで前記焼結領域の画像をキャプチャするステップを含む請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the step of acquiring an image of the sintered region includes a step of capturing an image of the sintered region with a camera of a mobile device. 前記現在の位置情報を取得するステップは、前記モバイルデバイスの前記カメラから、前記焼結領域の1つまたは複数の画像を受信するステップを含む請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein the step of acquiring the current position information includes a step of receiving one or more images of the sintered region from the camera of the mobile device. 前記焼結領域の画像を取得するステップは、基材上の1つまたは複数のペイントされた層の1つまたは複数の画像を取得するステップを含む請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the step of acquiring an image of the sintered region comprises the step of acquiring one or more images of one or more painted layers on a substrate. 前記焼結領域の組成データを取得するステップをさらに含み、前記組成データは、i)前記1つまたは複数のペイントされた層の幅および長さ、ii)前記1つまたは複数のペイントされた層の層厚さ、またはiii)前記1つまたは複数のペイントされた層の材料組成のうちの1つまたは複数を含む請求項4に記載の方法。 Further comprising the step of acquiring the composition data of the sintered region, the composition data is i) the width and length of the one or more painted layers, ii) the one or more painted layers. The method of claim 4, wherein the layer thickness, or iii) comprises one or more of the material compositions of the one or more painted layers. 前記焼結領域の前記組成データに一部基づき前記焼結領域に対する全焼結エネルギーを決定するステップをさらに含む請求項5に記載の方法。 The method of claim 5, further comprising the step of determining the total sintering energy for the sintered region based in part on the composition data of the sintered region. 前記焼結領域に対する前記全焼結エネルギーは、前記焼結領域の前記1つまたは複数のペイントされた層を焼結するのに必要なエネルギーの量に対応する請求項6に記載の方法。 The method of claim 6, wherein the total sintering energy for the sintered region corresponds to the amount of energy required to sinter the one or more painted layers of the sintered region. 前記複数の部分領域の各部分領域の組成データを取得するステップをさらに含み、各部分領域の前記組成データは、i)前記部分領域内の1つまたは複数のペイントされた層の幅および長さ、ii)前記部分領域内の前記1つまたは複数のペイントされた層の層厚さ、またはiii)前記部分領域内の前記1つまたは複数のペイントされた層の材料組成のうちの1つまたは複数を含む請求項1に記載の方法。 Further including the step of acquiring the composition data of each subregion of the plurality of subregions, the composition data of each subregion is i) the width and length of one or more painted layers in the subregion. , Ii) the layer thickness of the one or more painted layers in the partial region, or iii) one or more of the material compositions of the one or more painted layers in the partial region. The method according to claim 1, which includes a plurality. 前記複数の部分領域のうちの各部分領域に対する前記それぞれの部分焼結エネルギーを、前記複数の部分領域のうちの前記部分領域の組成データに一部基づき決定するステップをさらに含む請求項8に記載の方法。 8. The eighth aspect of the present invention further comprises a step of determining the respective partial sintering energies for each partial region of the plurality of partial regions based on the composition data of the partial regions of the plurality of partial regions. the method of. 前記光焼結デバイスを位置決めする仕方の前記指示に従って前記光焼結デバイスが前記特定の部分領域に対して位置決めされていることを前記現在の位置情報が示唆すると決定するステップは、前記光焼結デバイス上の1つまたは複数の近接センサからの近接データに基づき、前記光焼結デバイスが前記部分領域に対して平行であると決定するステップを含む請求項1の方法。 The step of determining that the current position information suggests that the photosintering device is positioned relative to the particular partial region according to the instructions on how to position the photosintering device is the photosintering. The method of claim 1, comprising the step of determining that the photosintered device is parallel to the subregion based on proximity data from one or more proximity sensors on the device. 前記特定の部分領域に対して前記光焼結デバイスを位置決めする仕方を指示するステップは、モバイルデバイスのディスプレイに位置情報を表示するステップを含む請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the step of instructing how to position the photosintered device with respect to the specific partial region includes a step of displaying position information on a display of a mobile device. 前記特定の部分領域に対して前記光焼結デバイスを位置決めする仕方を指示するステップは、前記特定の部分領域に対する前記光焼結デバイスの相対的位置を制御して前記特定の部分領域に対する前記光焼結デバイスの配向を変更するインストラクションを自動化デバイスに伝送するステップを含む請求項1に記載の方法。 The step of instructing how to position the light-sintered device with respect to the specific partial region controls the relative position of the light-sintered device with respect to the specific partial region and the light with respect to the specific partial region. The method of claim 1, comprising the step of transmitting an instruction to change the orientation of the sintered device to the automated device. 光焼結システムであって、
光源と複数の近接センサとを備える光焼結デバイスと、
データ通信リンクと、
前記データ通信リンク上で前記光焼結デバイスとデータ通信を行う1つまたは複数のプロセッサであって、
1つまたは複数のプロセッサによって、焼結領域の画像を取得するステップと、
前記1つまたは複数のプロセッサによって、前記焼結領域に対する複数の部分領域を含む前記焼結領域のグリッドを生成するステップであって、各部分領域は長さおよび幅ならびに前記焼結領域内のそれぞれの位置によって画成される、ステップと、
前記複数の部分領域の各特定の部分領域について、
前記特定の部分領域に対するそれぞれの部分焼結エネルギーを決定するステップと、
前記特定の部分領域に対して光焼結デバイスを位置決めする仕方を指示するステップと、
前記光焼結デバイスに対する現在の位置情報を取得するステップと、
前記光焼結デバイスを位置決めする仕方の前記指示に従って前記光焼結デバイスが前記特定の部分領域に対して位置決めされていることを前記現在の位置情報が示唆するか決定するステップと、
前記特定の部分領域に対する露光焼結エネルギーを、前記特定の部分領域に対する前記部分焼結エネルギーと、前記特定の部分領域に以前に照射された焼結エネルギーの累積量との間の差に一部基づき決定するステップと、
前記光焼結デバイスを位置決めする仕方の前記指示に従って前記特定の部分領域への前記露光焼結エネルギーの露光を開始するステップと
を含む動作を実行するように動作可能である、1つまたは複数のプロセッサとを備える光焼結システム。
It is a photo-sintering system
An optical sintering device with a light source and multiple proximity sensors,
Data communication link and
One or more processors that perform data communication with the optical sintering device on the data communication link.
The step of acquiring an image of the sintered region by one or more processors,
The step of generating a grid of said sintered regions, including a plurality of partial regions relative to the sintered region, by the one or more processors, each partial region being length and width and each within the sintered region. Steps and, defined by the position of
For each specific subregion of the plurality of subregions
The step of determining each partial sintering energy for the specific partial region, and
The step of instructing how to position the photosintering device with respect to the specific partial region, and
The step of acquiring the current position information with respect to the photosintering device and
A step of determining whether the current location information suggests that the photosintered device is positioned relative to the particular region according to the instructions on how to position the photosintered device.
The exposure sintering energy for the specific partial region is partly the difference between the partial sintering energy for the specific partial region and the cumulative amount of sintering energy previously applied to the specific partial region. Steps to decide based on
One or more that can be operated to perform an operation that includes a step of initiating exposure of the exposure sintering energy to the particular partial region according to the instructions on how to position the photosintering device. An optical sintering system with a processor.
前記光源はフラッシュランプである請求項13に記載の光焼結システム。 The light sintering system according to claim 13, wherein the light source is a flash lamp. カメラを備えるモバイルデバイスをさらに備える請求項13に記載の光焼結システム。 The photosintering system according to claim 13, further comprising a mobile device including a camera. 前記特定の部分領域に対して前記光焼結デバイスを位置決めする仕方を指示するステップは、前記モバイルデバイスのディスプレイに位置情報を表示するステップを含む請求項15に記載の光焼結システム。 The photosintering system according to claim 15, wherein the step of instructing how to position the photosintering device with respect to the specific partial region includes a step of displaying position information on the display of the mobile device. 前記焼結領域の画像を取得するステップは、前記モバイルデバイスの前記カメラで前記焼結領域の画像をキャプチャするステップを含む請求項15に記載の光焼結システム。 The optical sintering system according to claim 15, wherein the step of acquiring an image of the sintered region includes a step of capturing an image of the sintered region with the camera of the mobile device. 前記現在の位置情報を取得するステップは、前記モバイルデバイスの前記カメラから、前記焼結領域の1つまたは複数の画像を受信するステップを含む請求項17に記載の光焼結システム。 The optical sintering system according to claim 17, wherein the step of acquiring the current position information includes a step of receiving one or more images of the sintered region from the camera of the mobile device. 前記焼結領域の画像を取得するステップは、基材上の1つまたは複数のペイントされた層の1つまたは複数の画像を取得するステップを含む請求項18に記載の光焼結システム。 The photosintering system of claim 18, wherein the step of acquiring an image of the sintered region comprises the step of acquiring one or more images of one or more painted layers on a substrate. 前記特定の部分領域に対する前記光焼結デバイスの相対的位置を制御して前記特定の部分領域に対する前記光焼結デバイスの配向を変更する自動化デバイスをさらに備え、前記特定の部分領域に対して前記光焼結デバイスを位置決めする仕方を指示するステップは、前記自動化デバイスにインストラクションを伝送するステップを含む請求項13に記載の光焼結システム。 It further comprises an automated device that controls the relative position of the photosintered device with respect to the particular region to change the orientation of the photosintered device with respect to the particular region. The photosintering system according to claim 13, wherein the step of instructing how to position the photosintering device includes a step of transmitting instructions to the automated device.
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